电驱动非金属纳米线实现高灵敏度分子探测
七 10th, 2009 | By wang-zf | Category: 科技动态近来，化学家们一直期望能够快速、廉价、准确地探测单个分子。实现高度敏感的探测，纳米研究人员已经研究出可以形成共振的纳米弦。如果一个分子吸附到其中一个微弦上，其重量会加重，振荡频率会略有降低。直至最近，这种纳机电系统才逐渐达到实际应用。
慕尼黑LMU的物理学家已在该领域取得了突破：他们已经构建了一个由非导电材料组成的纳米线系统，每个微弦可以单独进行电激励。在一个小芯片上可以生产出数以千计的纳米弦。其中一种可借助这一系统实现的装置是高灵敏度“人造鼻”，可单独侦测各种分子，如污染物。这些新的纳机电系统也可用于多种其他应用，如在手机钟表计时中作为微小的脉冲发生器。人造鼻中的纳米线直径仅为100纳米，相当于人头发直径的1/500。当这些纳米弦被修饰特定的化学物质后，可以吸附相应的分子，并且在每根弦上只能吸附一种分子。当一个分子吸附以后，纳米线重量略为增加，其振荡频率变慢，通过测量振荡周期，实现在分子精度探测化学物质。如果在每根纳米弦上修饰不同的化学物质，就可以实现用单个电子鼻芯片同时检测多种化学物质。
直至最近，此类系统的工作一直有较大的技术难度，一个主要问题是产生和测量振荡。虽然纳米弦可采用磁机械、压电或电热激励，但这必须使纳米线金属化，或至少有金属涂层，这在很大程度上降低了纳米弦的振荡性能，降低了测量灵敏度。金属化使得检测单个分子变得困难，同时难以区分来自不同振荡弦的不同信号。
新开发的方法避免了上述难题，纳米线由介电相互作用激励，即和冬季让头发竖起的同种静电现象。根据这一物理原理，纳米线采用不导电的氮化硅制造，将其暴露在非均匀振荡电场中，激励共振并进行测量。交变电场由两个接近纳米弦的金电极产生，振荡信号则由另外两个电极测量，通过简单可靠的刻蚀技术实现。
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