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美国工程师提供设计传感器新的途径 |
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| http://cn.newmaker.com
2/15/2008 4:05:00 PM
佳工机电网
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来自美国普渡大学（PurdueUniversity）的工程师补足了这个遗憾，为设计传感器提供了新的途径。日前，普渡大学电子电机教授AshrafAlam表示，他与其博士研究生PradeepNair已经采取一种系统化方法（systematicway）将各种设计法则整合在一起，因此他们已拥有一个具一致性的框架来对改善传感器的设计。为了测试他们的传感器设计法则，他们着手研究哪一种纳米级传感器设计，对于透过目标分子（targetmolecule）进行感测的应用最适合。
研究人员过去就已经发现，当感测个别分子时（例如烟雾探测器或生物、化学探测器），感测组件越小越好，但其原因一直未被证实地认为，是与目标分子的扩散情况会限制传感器运作速度有关。
而Alam和Nair宣称已为以上的理论得到了证实。首先，他们比较了传统的平面传感器（planarsensor）组件与圆柱形单纳米管传感器（cylindricalsingle-nanotubesensor）组件，结果显示较小的圆柱形传感器的灵敏度至少高100倍，这足以证明越小越好的理论。而其原因更令人吃惊──工程师原本以为纳米级传感器较好，是因为感测组件的尺寸与被感测的分子较为接近，不过普渡大学的研究人员却颠覆了以上想法，指出奈米级圆柱传感器优于平面传感器的原因，是因为目标分子会从正面（front）扩散到平面传感器的表面，而圆柱形奈米管传感器并没有所谓的“正面”。Alam指出，当使用纳米级的圆柱形传感器，被感测的分子会从四面八方而来，因此其灵敏度会优于传统的平面传感器。
不过虽然圆柱形纳米级传感器的灵敏度较高，却难以制造，有些传感器设计人员使用纳米复合材料（又称为nanonet）感应元素，使用多个圆柱形奈米管或者奈米线，组成奈米线丛。但Alam却指出这类传感器并不会优于单奈米线传感器。此外研究人员还对纳米点（nanodot）传感器进行了研究，因为球形传感器看起来应该比圆柱形传感器更灵敏，因为分子能够从更多的方向接触感测组件。不过根据他们的模型显示，球形纳米传感器并不会比奈米线或者奈米管传感器具有更大的优势。
目前，研究人员正使用他们的模型，来建构能够使用电子式方法检测DNA序列的传感器，使基因定序（genomesequencing）工作能更容易透过自动化的方式进行。目前的基因定序是透过分子化学探测的方法执行，速度慢且程序繁琐。
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