本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
關於支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的有影響力的故事。
礦工曾有金絲雀;物理學家和醫療技術人員有輻射徽章。但是對於那些在其他實驗室或工廠接觸有毒化學物質的人來說,長期以來一直需要實用的感測器來警告工人,當化學物質濃度變得危險時。
許多團體試圖開發此類裝置,但有些裝置過於昂貴或在極端條件下不可靠。一種新的原型有望透過改變顏色來提供實用的、防潮的解決方案,幾乎就像心情戒指一樣。目前的版本是行動式的,但開發人員希望它很快就能成為工人可以佩戴的東西。
伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的化學教授肯·蘇斯里克在一份準備好的宣告中說:“我們的裝置只是石蕊試紙的數字多維擴充套件。”
該裝置依賴於一張印在紙張、玻璃或塑膠上的由 36 個彩色點(由奈米多孔顏料製成)組成的方形。小型掃描器或相機捕獲彩色點的變化以進行分析。“顏色變化的模式是任何有毒氣體的獨特分子指紋,並且還告訴我們它的濃度,”蘇斯里克說。“透過將該模式與顏色指紋庫進行比較,我們可以在幾秒鐘內識別和量化 TICs [有毒工業化學品]。”研究人員報告說,在超過 140 次試驗中沒有發生誤分類。
該裝置擁有比以前的努力更精細的檢測能力,以前的努力依賴於強度較低的化學相互作用。研究人員報告說,所使用的染料能夠響應廣泛的常見有害化學物質目錄,甚至在毒素超過允許暴露限值 (PEL) 之前就能進行登記。
國家環境健康科學研究所 (NEIHS) 的專案管理員大衛·巴爾肖在一份準備好的宣告中說:“鑑於可以檢測到的化學物質範圍廣泛,以及陣列對這些化合物的高靈敏度,看來該裝置將在職業環境中特別有用。”該研究所資助了這項研究。
其他研究小組也在利用奈米技術來製造行動式感測器。俄亥俄州立大學的一個研究團隊一直在研究金屬氧化物奈米粒子,他們在本年初發表在材料化學與物理雜誌上的一篇論文中報告說,這些奈米粒子可以檢測有毒化學物質。俄亥俄州立大學材料科學與工程副教授兼研究負責人帕特里夏·莫里斯在一份準備好的宣告中說:“這些是士兵可以在戰場上佩戴的感測器,或者急救人員可以在化工廠事故現場佩戴的感測器。” 他們的工作依賴於電導率的變化而不是顏色的變化來檢測化學物質的存在。
伊利諾伊州研究小組的成果於昨天線上發表在自然化學雜誌上(大眾科學是自然出版集團的成員)。
NIEHS 主任琳達·伯恩鮑姆在一份準備好的宣告中說:“這篇論文使我們離擁有一個可以檢測多種空氣傳播毒素的小型可穿戴感測器更近了一步。”
伊利諾伊州研究小組的原型現在正在由位於加利福尼亞州帕洛阿爾託和伊利諾伊州香檳市的 iSense 公司開發成商業產品。
裝置和郵票大小的點陣影像由肯尼斯·蘇斯里克/伊利諾伊大學提供