碳纳米管及其传感效应

什么是碳纳米管?

1991年，日本电气公司教授S.lijima[1] 发现了碳纳米管，这种碳纳米管是90 年代发现的碳家族中第五种同素异形体，由自然界最强的C - C共价键结合而成。碳纳米管的结构可看成是由石墨烯卷成的圆筒，碳原子在其表面呈螺旋状排列，特殊情况下可呈扶手椅和锯齿状。根据壁的层数，它可分为单壁和多壁两种；同时，根据特性矢量（n，m ，它又分为金属性和半导体性两种：当n-m为3的整数倍时，其为金属性，其余情况下则为半导体性[2]。因为特有的力学、电子、化学性质以及准一维管状分子结构和潜在应用价值，碳纳米管已成为化学界的一颗新星，引起了物理学家、化学家、材料学家极大的兴趣，各国皆投入了大量的人力、物力对它的性质、制备、应用进行了一系列的研究，并取得了可喜的成果。

碳纳米管气体传感器

纳米碳管具有中空结构和大的壁表面积，对气体具有很大的吸附能力。由于吸附的气体分子与碳纳米管相互作用，因而改变了它的费米能级的变化，进而引起宏观电阻发生较大改变，通过对电阻变化的测定即可检测气体的成分，因此，碳纳米管可用来制作气体分子传感器。当前，J.Kong等人[3]已成功地研究了单根单壁半导体碳纳米管的气敏特性，为一维碳纳米管作为敏感材料构成气敏传感器的研究打开了大门。

碳纳米管有望用做生物传感器（图）

作者：Richard Comerford 日期：2005-4-1 来源：本网

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伊利诺斯大学（位于美国伊利诺斯州乌尔班纳-香巴尼）和斯坦福大学（位于美国加利福尼亚州）科研人员的研究结果表明：利用碳纳米管来进行生物测定的应用正在取得快速进展。近期的实例之一就是采用纳米管来监测血液中的葡萄糖水平，这使得糖尿病人无须通过手指采血便能够检查自己的血糖水平。

---该研究小组开发出了对过氧化氢敏感的纳米管，当它与葡萄糖接触时，将产生数量可变的过氧化氢。过氧化氢会使纳米管的光学性质发生变化，因此，产生的过氧化氢越多，则纳米管在暴露于近红外激光下时所发出的荧光就越强。

0.3 mm

* semi-permeab!e

* membrane

d-glucose

carbon

nanotube

\ (iLC.L&^^asse mb I ed

\ protein

monolayer ---研究人员称这有可能导致人们将含有交变纳米管（altered nanotube ）的小型多孔毛细管移植到糖尿病人的皮肤下。这样，糖尿病人便可以利用具有激光指示的设备来测量荧光强度，以定期检查自己的血糖水平

一一他们将不必抽血取样（这种做法日积月累会令病人感到异常疼痛）。

---此前，斯坦福大学的研究人员已经开发出了采用聚环氧乙烷链进行处理并有选择性地针对特定蛋白质的碳纳米管。它们能够检测出与全身红斑狼疮及混合型结缔组织疾病有关的抗原。 near-IR 匚? emission cap

near-IR excitation