電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）近日，英國(guó)卡羅林斯卡學(xué)院的科學(xué)家發(fā)表了一篇論文，闡述了一種新型納米傳感器，這種微型傳感器可以在5分鐘內(nèi)檢測(cè)水果上農(nóng)藥的存在。

目前，在我國(guó)要做果蔬的農(nóng)藥檢測(cè)，基本途徑有兩個(gè)：一個(gè)是國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局；還有一個(gè)是第三方的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。相對(duì)而言，這樣的檢測(cè)都是非必要不檢測(cè)，因?yàn)闄z測(cè)流程還是比較繁復(fù)的。

卡羅林斯卡學(xué)院研究員稱，報(bào)告顯示，在歐盟銷(xiāo)售的所有水果中，一半以上含有農(nóng)藥殘留，而這會(huì)危害人的身體健康。目前，用于檢測(cè)農(nóng)藥的技術(shù)相對(duì)復(fù)雜。為了克服這個(gè)問(wèn)題，于是開(kāi)發(fā)了廉價(jià)且可重復(fù)使用的納米傳感器，用于檢測(cè)農(nóng)藥在水果中的殘留。

根據(jù)相關(guān)報(bào)道，卡羅林斯卡學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)火焰氣溶膠沉積一步法快速制造SERS薄膜，SERS是一種強(qiáng)大的表面傳感技術(shù)，因而他們創(chuàng)建了一種 SERS 納米傳感器，以將銀納米顆粒的小液滴輸送到玻璃表面。通過(guò)調(diào)整單個(gè)銀納米粒子之間的距離，該傳感器的靈敏度得到了保障，進(jìn)而在數(shù)分鐘之內(nèi)檢測(cè)出了低濃度的對(duì)硫磷-乙基，這是一種有毒的殺蟲(chóng)劑。

根據(jù)卡羅林斯卡學(xué)院研究員的描述，SERS 納米傳感器是一種廉價(jià)可重復(fù)使用的傳感器，可推廣用于檢測(cè)農(nóng)藥在果蔬中的殘留。

當(dāng)前，隨著納米技術(shù)和傳感器制造工藝越發(fā)成熟，目前納米傳感器已經(jīng)逐漸和市場(chǎng)應(yīng)用相結(jié)合，而不是僅存在于學(xué)術(shù)研究階段，接下來(lái)我們就來(lái)看一下產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。

納米傳感器簡(jiǎn)析

納米傳感器是測(cè)量物理量并將這些量轉(zhuǎn)換為可以檢測(cè)和分析的信號(hào)的納米級(jí)設(shè)備。如卡羅林斯卡學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)所做的，納米傳感器實(shí)際上就是基于納米材料打造傳感器，與傳統(tǒng)材料制成的傳感器相比，納米傳感器擁有很多突出的優(yōu)勢(shì)，包括更高的特異性，更高的靈敏度，更快的響應(yīng)時(shí)間，更高的測(cè)量通量，而且如果納米傳感器一旦研發(fā)成功往往具有更好的性價(jià)比。針對(duì)于檢測(cè)應(yīng)用的納米傳感器，其能夠做到實(shí)時(shí)性，這一點(diǎn)是傳統(tǒng)傳感器很難完成的。

從產(chǎn)品類(lèi)型來(lái)看，目前基本有三大類(lèi)別，分別是光學(xué)納米傳感器、電化學(xué)納米傳感器、電磁納米傳感器。

光學(xué)納米傳感器是基于納米光子學(xué)打造的納米傳感器，原理一般是納米級(jí)物體和光在標(biāo)尺的光之間的相互作用。此前有報(bào)道稱，清華校友、紐約州立大學(xué)布法羅分校電氣工程系教授劉強(qiáng)和其團(tuán)隊(duì)在Advanced Materials上發(fā)表了一篇名為《基于液態(tài)金屬的納米光子學(xué)結(jié)構(gòu)用于高性能 SEIRA 傳感》的論文，講到的便是一種光學(xué)納米傳感器，可用于醫(yī)療診斷、健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

電化學(xué)納米傳感器背后的邏輯是檢測(cè)由于散射的變化或電荷載流子的耗盡或積累而導(dǎo)致的分析物結(jié)合后納米材料中的電阻變化。實(shí)際上，我們也可以理解為電化學(xué)納米傳感器是納米材料和傳統(tǒng)電化學(xué)傳感器的有機(jī)結(jié)合?；诩{米材料的電化學(xué)傳感器呈現(xiàn)出體積更小、速度更快、檢測(cè)靈敏度更高和可靠性更好等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、臨床醫(yī)學(xué)檢查、環(huán)境檢測(cè)、化學(xué)藥品安全性評(píng)價(jià)以及食品制藥等諸多領(lǐng)域。

電磁納米傳感器一般是指在納米級(jí)材料上實(shí)現(xiàn)磁特性，進(jìn)而制備成傳感器。第一步是制造納米級(jí)別的磁體，第二步是實(shí)現(xiàn)材料和結(jié)構(gòu)的正確結(jié)合，第三步是生成可采集的磁信號(hào)，最后是靈敏度等核心參數(shù)的校準(zhǔn)。2020年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)的研究人員表示，他們正在基于熱磁成像技術(shù)和納米傳感技術(shù)制備一種納米級(jí)超靈敏溫度傳感器陣列，根據(jù)該研究員的描述，這種納米級(jí)溫度傳感器可嵌入到其他各種材料中。

在應(yīng)用方面，目前尚處于初期的納米傳感器更多是面向檢測(cè)領(lǐng)域，包括食品檢測(cè)、農(nóng)藥檢測(cè)、環(huán)境改善、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等。

這其中電化學(xué)納米傳感器在食品檢測(cè)領(lǐng)域的潛力最大，傳統(tǒng)食品檢測(cè)也是基于化學(xué)傳感器，更通俗的叫法是“電子鼻”，這是一種氣體傳感器，它以特定的傳感器和模式識(shí)別系統(tǒng)快速提供被測(cè)樣品的整體信息，指示樣品的隱含特征，能夠分析食品樣本中的氣味，可得到與人的感官品評(píng)相一致的結(jié)果。而通過(guò)納米材料改善傳感膜之后，可以實(shí)現(xiàn)更快、更精準(zhǔn)的檢測(cè)，尤其是進(jìn)一步屏蔽了環(huán)境干擾的因素。而如英國(guó)卡羅林斯卡學(xué)院研究人員的這種做法，則是通過(guò)金屬納米顆粒來(lái)實(shí)現(xiàn)有毒物的檢測(cè)。

光學(xué)納米傳感器則可以提升醫(yī)學(xué)檢測(cè)、遺傳檢測(cè)和疾病治療的效果，在普通醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，原理和食品安全檢測(cè)是相通的，通過(guò)納米傳感器能夠改善檢測(cè)的效率和精度等。我們講一下疾病治療方面的，目前光遺傳技術(shù)以及光學(xué)納米傳感器在疾病治療方面有重要的應(yīng)用前景，為帕金森氏癥、慢性疼痛、視力損傷等疾病提供了一種新的思路。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院還在去年提出一種新的納米光學(xué)生物傳感器，可用來(lái)檢測(cè)癌癥。

此外，納米傳感器在軍事和工業(yè)領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用和廣闊的發(fā)展前景，雖然目前產(chǎn)業(yè)新聞主要還是圍繞在學(xué)術(shù)端，但納米傳感器實(shí)際上已經(jīng)形成了一定規(guī)模的市場(chǎng)。根據(jù)QYR的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2021年全球納米傳感器市場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到1.5億美元，預(yù)計(jì)到2028年將達(dá)到7.3億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到25.2%。

中國(guó)納米傳感器動(dòng)態(tài)

目前，我國(guó)在納米傳感器方面也是產(chǎn)研齊頭并進(jìn)。在研究方面，深圳大學(xué)、青島大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)等高校都在做納米傳感器相關(guān)的研究。

而中科院蘇州納米所則是產(chǎn)研一起抓。中國(guó)科學(xué)院蘇州納米所通過(guò)前沿學(xué)科交叉，把納米科技與信息科學(xué),生命科學(xué)和物理以及化學(xué)等學(xué)科結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)微電子技術(shù)到納米電子技術(shù)的無(wú)縫過(guò)渡，開(kāi)發(fā)智能型微觀醫(yī)療診斷技術(shù)和微觀治療技術(shù)。公開(kāi)資料顯示，目前中科院蘇州納米所擁有納米器件研究部、先進(jìn)材料研究部、納米生物醫(yī)學(xué)研究部、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、輕量化實(shí)驗(yàn)室五大研究機(jī)構(gòu)，輔助以納米加工平臺(tái)、測(cè)試分析平臺(tái)、納米生化平臺(tái)、納米真空互聯(lián)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、智能安全技術(shù)研究與應(yīng)用中心五大支撐平臺(tái)，是發(fā)展納米傳感器的沃土。

在蘇州生物納米園，目前有數(shù)百家相關(guān)企業(yè)，研發(fā)重心圍繞生物納米方向，納米傳感器也是重要組成部分。根據(jù)蘇州納米城的官方信息，蘇州工業(yè)園區(qū)是全球八大納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)之一，擁有超過(guò)700家納米技術(shù)企業(yè)。

總結(jié)而言，國(guó)內(nèi)目前有很好的納米傳感器的發(fā)展土壤，未來(lái)可期。