无线、 可穿戴式有毒气体检测仪

麻省理工学院研究人员已经开发低成本化学传感器，由化学改变的碳纳米管，使智能手机或其他无线设备检测到微量的有毒气体。

使用传感器，研究人员希望能设计重量轻，价格低廉的无线电频率识别 (RFID) 徽章用于个人安全和保障。这种徽章可以佩戴在战场上的士兵，为快速检测化学武器的存在 — — 例如神经毒气或令人窒息的代理商 — — 和危险化学品易发生泄漏周围工作的人。

“士兵有此最终权衡了太多的额外的设备，他们不能维持它，”说蒂莫西 · 制模、 约翰 D.麦克阿瑟化学教授和第一作者在描述传感器一篇论文，发表在美国化学学会杂志上。”我们已经将体重较轻的东西比一张信用卡。[士兵] 已经有无线技术与他们，所以这是可以很容易集成到一名士兵的制服，可以给他们保护的能力。贴片加工

该传感器是用碳纳米管，这是正常高导电，但被包裹在一种绝缘材料，使他们保持在一个高电阻的状态加载电路。当暴露于某些有毒气体，绝缘材料分开，和碳纳米管成为显著更导电。这一个信号是可读的近场通信 (NFC) 技术，允许设备在短距离传输数据的智能手机。

传感器是具有足够的灵敏度，检测少于 10 分之万目标约五秒中的有毒气体。制模说:”我们匹配与台式实验室设备，如气相色谱仪及光谱仪，那贵得多，需要熟练的操作人员使用，您可以做”。

此外，传感器，每个成本关于镍使;大约 400 万可从约 1 克的碳纳米管材料。制模说:”你真的不能让任何便宜的东西，”。”这是一种获取分布式传感成为许多人的手。”

本文的其他作者是从制模的实验室︰ 绅助石原慎太郎，也是材料 Nanoarchitectonics 在材料科学、 日本; 国家研究所国际中心成员的博士后和博士研究生约瑟夫 · 阿扎雷利和 Markrete 克。

包装纳米管

近年来，制模的实验室已经开发出其他便宜的无线传感器，称为 chemiresistors，发现臭的肉和成熟的水果，除其他外。所有的目的同样，修饰的碳纳米管，所以他们可以携带的电流变化时暴露于化学的目标。

这一次，研究人员设计了传感器高度敏感的”亲，”或爱好电子的化学物质，其中往往有毒和用于化学武器。

要做到这一点，他们创造了一种新型的金属超分子聚合物，材料由金属制成绑定到聚合物链。该聚合物作为一种绝缘材料，环绕每个传感器的数以万计的单壁碳纳米管，分离他们，使他们对电力高度耐药。但亲电取代反应的物质引发聚合物要进行反汇编，使碳纳米管再次走到一起，导致增加电导率。

在研究中，研究者们滴铸金电极上的纳米管/聚合物材料和暴露氯磷酸二乙酯、 皮肤刺激性和无功模拟神经毒气的电极。他们使用一种设备，测量电流，观察到 2000%后五秒的曝光增加电导率。类似的电导率增加观察痕量的众多其他亲电取代反应的物质，如亚硫酰氯 (SOCl2)，无功的模拟中窒息剂。电导率明显低于常见的挥发性有机化合物，响应和最靶化学品接触实际上增加电阻率。

创建聚合物是微妙的平衡，但至关重要的设计，制模说。作为一种聚合物，这种材料需要持有碳纳米管分开。不过，它分解，其单体需要交互更弱，让重组的碳纳米管。”我们打它只工作的地方时它连接在一起，这甜蜜点”制模说。

电阻是可读

若要生成其无线系统，研究人员创建亮起时其电阻低于某一阈值的 NFC 标签。

智能手机发出的共鸣 NFC 标签在无线电频率的电磁场的短脉冲诱导电流，继电器到电话的信息。但智能手机不能与标签有高于 1 欧姆的电阻产生共鸣。

研究人员将他们的纳米管/聚合物材料适用 NFC 标签天线。当暴露于分之 10 万 SOCl2 五秒钟，这种材料的电阻下降到智能手机可以 ping 该标记的点。基本上，它是一个”打开关闭指示器”来确定是否有毒气体存在，制模说。

研究者认为，这种无线系统可用于检测泄漏在 Li-socl2 （锂亚硫酰氯） 电池、 医疗仪器、 火警警报器及军事系统中使用。

亚历山大明星，化学和生物工程和匹兹堡大学的临床和转化科学教授说，亲电取代反应的物质的无线传感器 （或剂量计） 的研究人员的设计可以提高士兵安全。

“作者们能够合成 [碳纳米管] 复合材料对敏感……一类的化学物质的高利息为传感，”明星说。”这类型的设备体系结构是重要的真实生活中的应用，认为一种化学物质武器剂量计穿的军事和安全人员需要快速阅读”。

下一步，制模说，是测试传感器上活的化学制剂，在实验室外更分散、 难以察觉，特别是在跟踪级别。在未来，也是有希望的开发移动应用程序，可以进行更复杂的测量信号强度的 NFC 标签︰ 不同的信号将意味着更高或更低浓度的一种有毒气体。”创造新的手机应用是有点超越了我们现在，制模但。”我们是化学家”。