據美國科學促進會網站5月2日(北京時間)報道,美國密歇根大(dà)學研究人員(yuán)正在開發一種便攜式可調節的二維微型氣體(tǐ)色譜儀,能(néng)識別並檢測化學氣體成分,更加靈敏智能,可用於探測爆炸物、化學武器揮發氣體,還能通過病人的呼吸診斷(duàn)病情,偵查礦井是(shì)否安全等(děng)。儀器也非常節能,對礦井作業和偏僻地區醫療室具有很大優勢。相關論文近日發表在(zài)《分析化學》雜誌上。
該(gāi)校生物醫學工程係教授範旭東(音譯)解(jiě)釋說(shuō),揮發氣體中的各種成分(fèn)就像一團團微小的雲(yún)重疊在一起,檢測之前要把它們分開,而在揮發性混合氣體(tǐ)中,要識別各種成分非常困難。目前大部分傳感器是讓混合氣體依(yī)次通過兩(liǎng)個試管,第一個試管內塗有一層聚合(hé)物,會減緩較重分(fèn)子速度,大致把各種(zhǒng)氣體按重量分開。
研究人員正在(zài)開發的傳感器在分離(lí)各種化學成分方麵更有效。讓氣體先通過第一個試管獲得初步(bù)線索,然後用一(yī)個泵和壓縮機從第(dì)一個試管中(zhōng)收集(jí)氣體,間隔規律地(dì)送(sòng)入第(dì)二個試(shì)管中,進行(háng)第二道檢測。第二個試管(guǎn)內(nèi)塗有一(yī)層極化聚合(hé)物,一端帶正電另一端帶負電,會(huì)減(jiǎn)慢那些被極化了的氣體(tǐ)分子的(de)速度,未極化的分子能以更快速度通過。根據這些信(xìn)息,研究人員就能識別出氣(qì)體中的化學成分(fèn)。再給這套係統加上(shàng)一個決策裝置並連接計算機,通過計算機能看到各(gè)種化學成分逐(zhú)步(bù)分離的整個(gè)過程。
在決策裝置引導下,一小團雲完全(quán)通過後(hòu),壓縮機(jī)才能再次運作,這種方法能讓同一種(zhǒng)分子聚集在一起(qǐ),分析數據更(gèng)容易。第二道檢測過程還可以增加一個輪換試管,讓氣體更快通過,此時決策裝置(zhì)還充當“接(jiē)線員”,當(dāng)一個試管正“忙”時就把氣體送入另一個試管。這(zhè)樣氣體從第一(yī)個試管出來進入二道檢測試管時就不會停頓。
二道(dào)檢測試管還(hái)可以專門定做,用不同塗層做成(chéng)各種長度的試管來分離特殊氣體(tǐ),比如一種專用分子“熱線”,可以探測(cè)某些特殊分子(zǐ)。範旭東說:“如果懷疑某地(dì)有化學武器泄露,我們就送一批這種專用分子‘熱線’過去,能極靈敏地識別出這些成分。”
目前,研究小組已經證(zhèng)明了(le)新裝(zhuāng)置能在兩個檢測試管之間分配氣體,智能(néng)傳感器能識別包含20種不同成分(fèn)的化學氣體,以及植物釋放的混合物成分。
總編輯圈(quān)點
無論是探(tàn)查(chá)爆(bào)炸物、化學武器,還是(shì)監測礦井安全,對於化學氣體檢測儀器而(ér)言,最重要的一條就是靈敏度(dù)。如果不能迅速準確地檢查出目標物,即使是再尖(jiān)端的技術也可以說(shuō)意義不大。本文介(jiè)紹的這套(tào)儀器一方麵能使不同分子盡可能分開(kāi)並分別聚集,另一方麵通過輪換(huàn)試管和定做試管的方式使檢測過程更(gèng)加高效和具有針對性,這些都是強化靈(líng)敏度的關(guān)鍵因素。與此同時,這種儀器似乎(hū)並不複雜,也大大提高了它(tā)作為實用技術進行推廣的可能性。
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