智能手机探测有毒物，碳纳米管材料帮大忙！

材料牛注：智能手机的用途五花八门，而最近有研究者们已经研究出一种方法，将碳纳米管和超分子融合，置于智能手机中，从而可以探测有毒化学物质，这样我们就可以随时随地检查周围环境是否安全了。

四年前的某一天，加州大学河滨分校的研究者们研制出一种碳纳米管制成的传感器用来检测有毒化学药品。研究者们对他们的技术前景满怀热情，他们成立了Nano Engineered Applications公司，打算将这种传感器用于人们的手机中。

虽然智能手机毒素探测器的商业前景还不确定，但另外一组研究者们最近证明了一个传感器设备也可以依赖碳纳米管(CNTs)来探测不同的化学物质。日本International Center for Materials Nanoarchitectonics(MANA)和National Institute for Materials Science(NIMS)的研究者们与麻省理工学院(MIT)的科研人员一起合作，将高分子和碳纳米管(CNTs)结合在一起，从而发现这种生成的材料可以为有毒化学物质提供一个有力的检测平台。他们的研究成果似乎是化学物质传感器的第一次可行性证明。

为了证明碳纳米管基材料的效果，研究者们将它整合到近距离无线通讯技术(NFC)标签的电子线路中。使用智能手机或者其他可读标签的设备，传感器可以在短时间内探测出有毒物质，并且检测浓度可低至百万分之十。

研究者们是通过将碳纳米管包裹在超分子聚合物中来实现这种高速高灵敏度的。超分子实际上是大量的不同微粒融合在一起从而表现出一种单分子的形态并且实现特定的编程功能。由于仅仅1克材料就能制备4百万传感器，所以传感器可作为一次性用品使用。

在《美国化学会志》(JACS)上发表的一项研究中，研究者们发现当他们将超高分子包裹在碳纳米管(CNTs)周围时，高分子表现为限制碳纳米管(CNTs)高导电性的绝缘体。当包裹碳纳米管的高分子接触到有毒气体时，它开始分解，这导致碳纳米管(CNTs)导电性出现大的尖峰电压——电导率增加了3000倍。

进行这个项目的麻省理工(MIT)教授Timothy M. Swager在IEEE Spectrum杂志邮件采访中解释道：“可以考虑把绝缘体包裹物放在碳纳米管电线周围，与有毒化学物质的反应会导致绝缘体分解，从而电线相互接触形成回路。新增的传导就是探测原理。”

这种传感器被称之为化学电阻器(chemiresistors)，一直以来被认为是一种检测少量化学物质的有力工具。此外，根据Swager所说，这是第一次可行性证明。他说：“你不必去移动大量电子去测试，我们能够直接用像智能手机的近距离通信设备给传感器供能并且读其中的数据。”

在未来研究工作中，研究团队正在对超分子聚合物不断改进，从而期望能够更快速更敏感地探测到不同类型的有毒化学物质。Swager说：“未来我们可能要和各种化学试剂一起工作了，我要用这种观念来创造对不同类型有毒物质有选择性的传感器。”

原文链接：Carbon Nanotube-Based Sensor Detects Toxins With a Mobile Phone

文献链接：Ultratrace Detection of Toxic Chemicals: Triggered Disassembly of Supramolecular Nanotube Wrappers

本文由编辑部张莹提供素材，樊超编译，点我加入材料人编辑部。