電導率可輕松提高1倍的超高靈敏度有機半導體薄膜

應(yīng)變靈敏度出色的柔軟傳感器在生物體動作的感測方面具有優(yōu)勢。東京大學與東京工業(yè)大學共同開發(fā)出了一種只要手指稍微施加力量就可以獲得柔軟性，且電導率提高約1倍半導體材料——單晶體高遷移率有機半導體薄膜。這種材料可用于各種低成本傳感器，例如心率傳感器等醫(yī)療健康器件、監(jiān)護機器人的人體動作傳感器、橋梁及道路劣化診斷與監(jiān)測的應(yīng)變傳感器等等。

單晶體高遷移率有機半導體薄膜材料C10-DNBDT，可對應(yīng)力產(chǎn)生較好的電流響應(yīng)，同時由于 采用了獨特的溶液涂敷制膜方法，使薄膜結(jié)晶化、薄膜厚度不到50nm，從而實現(xiàn)了高靈敏度。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在塑料薄膜上制作單晶體有機半導體晶體管時，向其施加小幅應(yīng)力時，顯示出了可獲得3%應(yīng)變的柔軟性，以及電導率提高約1倍的高應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)性。這一應(yīng)變靈敏度是以往金屬薄膜應(yīng)變傳感器的15倍。同時，憑借應(yīng)變效應(yīng)，響應(yīng)速度也得到大幅提高。另外，材料的半導體性遷移率高達17cm2/Vs，是目前最高水平10cm2/Vs的將近兩倍，這表明電流響應(yīng)速度提高了70%。通過在應(yīng)力下實施晶體結(jié)構(gòu)分析和理論計算，已確認這一出色響應(yīng)得益于抑制分子熱振動的應(yīng)力響應(yīng)效應(yīng)。

碳納米管+超高子聚合物通過手機檢測毒氣

一個日美聯(lián)合研究小組最新開發(fā)出一種可以高靈敏檢測有毒氣體的一次性感應(yīng)材料，利用這種材料及近場通信（NFC）技術(shù)，可以讓手機在幾秒內(nèi)讀出空氣中是否存在有毒氣體。

據(jù)介紹，這種感應(yīng)材料是利用碳納米管的導電性變化來檢測有毒氣體濃度。碳納米管本來是導電性強的材料，但研究人員用超分子聚合物將其覆蓋，導致其導電性變差。當接觸有毒氣體時，超分子聚合物的化學鍵被部分破壞，碳納米管的導電性又會大幅上升。將這種感應(yīng)材料植入使用近場通信技術(shù)的電路中，就成為可檢測有毒氣體的傳感器。

操作時，只需用具有近場通信功能的手機“刷”一下傳感器，5s內(nèi)就可在手機上讀出是否存在有毒氣體，能檢出的濃度可低至10ppm。

這種傳感器小巧便攜且成本極低，有望應(yīng)用到地鐵有毒氣體監(jiān)控等反恐或安監(jiān)場合。

巰基化硅納米線修飾電極實現(xiàn)重金屬同時檢測

環(huán)境電化學傳感器的選擇性和靈敏度的改善一直是電分析領(lǐng)域的研究熱點。在電極修飾材料方面，納米材料已被廣泛應(yīng)用于增強電化學分析信號。功能化納米材料借助暴露在其表面的有機基團可以大大提高對重金屬離子的有效抓捕作用，從而提高電化學檢測的選擇性和靈敏度。

國家重大科學研究計劃項目和國家自然科學基金等項目都在該研究上投入資金。其中，合肥智能機械研究所郭正制備出巰基化多孔Si納米線，并將其修飾在電極上，實現(xiàn)了對Cd(II)和Pb(II)的高選擇性檢測。研究發(fā)現(xiàn)，與氨基化材料相比，巰基化的材料表現(xiàn)出更好的檢測效果，這主要歸因于巰基對重金屬離子具有更大的親和力。除此之外，巰基化Si納米線修飾電極還可用于Cd(II)和Pb(II)的無干擾同時檢測。

這項研究在利用功能化納米材料提高電化學檢測重金屬離子的選擇性和靈敏度方面，具有重要的科學意義，為借助有機基團增強重金屬離子的電化學檢測信號提供了新思路。