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郑州华晶金刚石股份有限公司

金刚石被开发应用在检测生物威胁的传感器领域

关键词 金刚石 , 开发 , 应用|2009-07-28 00:00:00|来源 中国超硬材料网
摘要 一家美国公司正在制定计划研发徽章大小、可穿戴式的传感器,专门用于实时检测大肠杆菌、炭疽、伤寒等生物威胁。这种带有微小金刚石悬臂的传感器正由位于美国伊利诺伊州的ADT公司研究开发。该...

  一家美国公司正在制定计划研发徽章大小、可穿戴式的传感器,专门用于实时检测大肠杆菌、炭疽、伤寒等生物威胁。这种带有微小金刚石悬臂的传感器正由位 于美国伊利诺伊州的ADT公司研究开发。该公司当前已在一项为期三年的研发项目中开展了6个月的研究,并有望在2011年底之前推出原型装置。
  金刚石因其超高的硬度和热导率而被众人所熟知。另外,金刚石的其它一些特点让它在生物传感器领域大显身手。特别重要的是,金刚石表面被极强 的碳氢键所覆盖,这意味着它在水中非常稳定,这一点与硅等其它传感器材料有很大不同。此外,氢原子可以被剥离下来并被抗体分子所取代。抗体分子与大肠杆菌 等生物靶分子进行结合,就如锁和钥匙那样联在一起。
  这种新器件带有形如跳水板的悬臂。每个悬臂长约100微米,安装在一块半导体芯片上。金刚石悬臂规格高度统一,由纳米晶颗粒组成。这些晶粒 是通过化学气相沉积工艺制成的,每个晶粒的直径约为2-5纳米。任何在金刚石悬臂表面着陆的生物分子可改变元件的振动频率,这可通过悬臂的压电反应转变为 电信号。
  检测100个细胞
  为了保证信号足够强,ADT公司正计划在每个传感器上安装多达50个悬臂。其中一项挑战是将病原体进行富集,这样即使是极少量的病原体也能检 测得出。他们的初始目标是,对于100微升液体中存在100个病原体细胞的情况,也能检测出来。该传感器甚至可用来检测各种不同的靶分子——只需在每个悬 臂上面安装不同的抗体就可实现。
  “我们希望将传感器小型化,这样它就可以像徽章那样佩戴,或者可以挂在脖子上”,研发负责人约翰卡莱尔如是说。最终该设备将同时实现无线通信。这样比如一个带有传感器的消防员,就可以获知一栋建筑中可能存在的某些危险情况,且这些信息也被发送到中心反应小组。
  尽管该项目完全受美国国防威胁降低局价值480万美元合同的资助,该企业表示传感器还可应用在非军事领域方面,比如说它可以确定水是否可以安 全饮用。卡莱尔甚至想对传感器进行调整,以便它不仅能够检测水中的生物分子,还可对空气中传播的进行检测。“机会相当可观”,他说。

 

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