細菌孢子披上石墨烯外衣變身濕度傳感器

目前最靈敏的濕度傳感器主要利用聚合物因應濕度的變化而縮小或放大，但美國伊利諾大學(xué)芝加哥分校(University of Illinois at Chicago)的研究人員們宣稱(chēng)，只要在細菌孢子(惰性菌種)上鑲嵌石墨烯量子點(diǎn)，不僅能使其超越聚合物-濕度傳感器實(shí)現十倍以上的靈敏度，同時(shí)還能承受溫度、真空與超低濕度的極端環(huán)境。

 

"目前還沒(méi)有哪一種人造材料的反應速度與能量密度能媲美我們的細菌孢子，"Vikas Berry指出，"我們在聚合物與孢子的豐富經(jīng)驗能夠超越他們。"

 

 

石墨烯量子點(diǎn)沈積在細菌孢子上，產(chǎn)生了石墨烯涂覆的孢子。為生物電子裝置的電池附加電極后， 能夠提高對于濕度的靈敏度。（來(lái)源：伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校）
 

 

這種"納米電子機器人裝置"(NERD)基于一種本質(zhì)上處于休眠狀態(tài)的細菌孢子。如果它被弄濕了，就會(huì )"蘇醒"，而且需要營(yíng)養物質(zhì)。孢子本身并沒(méi)有外部需求，即使是在高濕度環(huán)境下也不會(huì )醒來(lái)。然而，由于這種孢子在"等待"濕度條件，以便離開(kāi)休眠狀態(tài)，因而對于濕度變化極其敏感。事實(shí)上，在低濕度條件下甚至還會(huì )變得更敏感，以聚合物為基礎的濕度傳感器情況則相反。

 

 

由于孢子對于濕度的反應積極，透過(guò)連結石墨烯量子點(diǎn)可將反應轉換成電子反應。（來(lái)源：伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校）
 

 

為了使其成為一款傳感器，Berry與其他研究人員深入研究布滿(mǎn)石墨烯量子點(diǎn)的孢子表面，并在孢子兩端附加電極。其結果是，即使是在整個(gè)頻譜上的些微濕度變化，都會(huì )導致電極之間的電阻改變——將細菌孢子變成一款濕度傳感器。

 

伊利諾大學(xué)芝加哥分校博士候選人Phong Nguyen、博士后研究員TS Sreeprasad (現任職休斯頓萊斯大學(xué))，以及堪薩斯州立大學(xué)的Alshogeathri、Luke Hibbeler、Fabian Martinez與Nolan McNeiland都共同參與了這項研究。

 

研究資金由美國國家科學(xué)基金會(huì )(NSF)、美國海軍研究署(ONR)以及Terry C. Johnson基礎癌癥研究中心共同提供。