研究人员也已经开始研究石墨烯泡沫,即具有极高电导率的互连石墨烯片的三维结构。这些结构作为气体传感器和用于检测疾病的生物传感器非常有前途。

④、基于体纳米结构材料的纳米传感器

尽管纳米颗粒的几种特性可用于纳米传感器,但对于电化学传感设备而言,其催化性能是最重要的特性之一。例如,据报道负载在诸如多孔碳或诸如金的贵金属上的铂纳米颗粒与气体扩散电极的设计有关。

它们的高表面积是另一个特性,它使纳米粒子适用于固定分子,聚合物或生物材料涂层,从而可以生成具有可调表面特性的复合材料。例如,用预先设计的受体单元修饰金属纳米颗粒并将其组装在表面上可能会导致新的电化学传感器具有定制的特异性。

通过纳米粒子的适当功能化也可以实现简单且高度选择性的电分析程序。最后,稳定的纳米颗粒可以用等效或改善的敏感性替代稳定性有限的扩增标记,例如酶或脂质体。

⑤、基于金属有机框架(MOF)的纳米传感器

金属有机骨架(MOF)是有机无机杂化晶体多孔材料,由规则排列的带正电的金属离子阵列构成,并被有机“连接剂”分子包围。金属离子形成节点,这些节点将接头的臂结合在一起,形成重复的笼状结构。由于这种中空结构,MOF具有非常大的内表面积,这使其成为气体传感的理想材料。

通过由不同的金属原子和有机连接基制成MOF,研究人员可以创建能够选择性地将特定气体吸收到结构内特制袋中的材料。

一个例子是涂在电极上的量身定制的MOF薄膜,它形成可以检测痕量二氧化硫气体的电子传感器。

制造纳米传感器的5大材料技术

二氧化硫分子(红色和黄色)被金属有机骨架中的孔选择性吸收

六、纳米传感器的多应用场景

纳米传感器的潜在应用包括药物,污染物和病原体的检测以及监测制造过程和运输系统。通过测量物理性质(体积,浓度,位移和速度,重力,电和磁力,压力或温度)的变化,纳米传感器可以在分子水平上区分和识别某些细胞为了提供药物或监测人体特定部位的发育。

而根据信号转导的类型,纳米传感器主要分成光学,机械,振动和电磁这几类。在以下的应用说明中将会体现这几类传感器。

医疗生物

纳米传感器的一个示例涉及使用硒化镉量子点的荧光特性作为传感器来发现体内肿瘤。然而,硒化镉点的不利之处在于它们对身体有剧毒。结果,研究人员正在研究由另一种毒性较小的材料制成的替代点,同时仍保留某些荧光特性。特别是,他们一直在研究硫化锌量子点的特殊好处,尽管它们的荧光性不如硒化镉,但可以用包括锰和各种镧系元素在内的其他金属来增强。此外,这些较新的量子点与靶细胞结合时会发出更多的荧光。

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