纳米传感器的研究现状与应用

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1、万方数据20()8年第1期仪表技术与传或器InstllImemTechnique锄dSe璐∞2008No．1纳米传感器的研究现状与应用刘凯，邹德福，廉五州，马丽铃，马丽敏，陈志东(沈阳仪表科学研究院，辽宁沈阳110043)摘要：纳米传感器现已在生物、化学、机械、航空、军事等领域获得广泛的发展，与传统的传感器相比，其尺寸减小、精度提高等性能大大改善。文中综述了纳米传感器的种类、特点；分类介绍了美国和国内近期的一些研究成果，并作了分析比较；介绍了纳米传感器在不同领域的关注焦点和应用，为其进一步研究提供参考。关键字：纳米；纳米

2、技术；纳米传感器；纳米化学争生物传感器；纳米气敏传感器中图分类号：他12文献标识码：A文章编号：1002—1841(2008)01—00lO—03ResearchandApplicationofNanosensorUUKai，ZOUDe-fu，UANWu-zhou，MA“一ling，MAU-min，CHENZhi-doIlg(Sh蛐y蛐gAc砌锄yofI吣打哪en纽H∞SdeⅡ∞，Sh明y锄唱1lI'043，Chi脑)Abst髓ct：11leresearchn蚰∞enso墙havebeenexten8ivelyu舱dil

3、lbiology，cherIlistry，mech明iBm，a啪n卸tics，militar)r小fhjrs如dsoon．Compared诵thconventional鸵n∞揩，n蚰。卵蝴7pmperti伪wereimprovedsuch鹪si扰陀duced，precisi∞ad—v姐ced蚰d的∞．ni8paperintroduced鲫ns明dehamcte璐0f枷0senso璐，舳dggve∞meofresearchachievem衄tsforitirIChina锄dAmerica．ne玎酷ultswere衄丑lyz

4、ed鹪well．Me锄while，itinnoducedthe印plicationof矾n∞e瑚玛indi仃erent6elds，fhmi8hedl_efeI．ence8fbf矗ⅡtherreseaI．ch．Keywords：啪ometer；n粕ometertechnoIogy；聃no眈ns叫；biological蛐dchemical咖∞en∞玛；g鹊哪∞ensor0引言当今科技的发展要求材料的超微化、智能化、元件的高集成、高密度存储和超快传输等特性为纳米科技和纳米材料的应用提供了广阔的空间。纳米技术与微电子技术有一定的

5、区别，主要区别是：纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，是利用电子的波动性来工作的；而微电子技术则主要通过控制电子群体来实现其功能，是利用电子的粒子性来工作的。研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制⋯。1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、纳米加工学和纳米计量学等6个分支学科瞪。1。由此可知，纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。与传统的传感器相比，利用纳米技术制作传感器尺寸减小、精度提高等

6、性能大大改善，更重要的是，纳米传感器是站在原子尺度上，从而极大地丰富了传感器的理论，推动了传感器的制作水平，拓宽了传感器的应用领域。纳米传感器现已在生物、化学、机械、航空、军事等领域获得广泛的发展。纳米传感器具有庞大的界面，提供大量物质通道，导通电阻很小，有利于传感器向微型化发展。1纳米传感器的研究现状纳米技术传感主要包括纳米化学和生物传感器、纳米气敏传感器和其他类型的纳米传感器(压力、温度和流量等)。【4’1．1纳米化学和生物传感器收稿日期：20ar7—01一ll收修改稿日期：2007—0r7一06纳米技术引入化学和生

7、物传感器领域后，提高了化学和生物传感器的检测性能，并促发了新型的化学和生物传感器。因为具有了亚微米的尺寸、换能器、探针或者纳米微系统，该种传感器的化学和物理性质和其对生物分子或者细胞的检测灵敏度大幅提高，检测的反应时间也得以缩短，并且可以实现高通量的实时检测分析¨1。利用纳米材料制成极为灵敏的生物和化学传感器，可以对癌症、心血管疾病等进行早期诊断；利用碳纳米管和其他纳米微结构的化学传感器能够检测氨、氧化氮、过氧化氢、碳氢化合物、挥发性有机化合物以及其他气体，与具有相同功能的其他分析仪相比，它不仅尺寸要小而且价格也便宜；在

8、生物传感器中，用纳米颗粒、多孔纳米结构和纳米器件都获得了成功的应用‘61。美国瞰ce大学的纳米光学实验室将一种被称为“纳米星”的微小黄金颗粒制成有效的化学感应器。“纳米星”汇集现在正研究的光子颗粒的最好性质，其表面的每一个颗粒都有着唯一的光谱信号，初步的测试表明这些信号可以用来确定纳米星的三维方向，为开展三维分子检测