石墨烯鉛檢測器可顯著改善水質監測

用於檢測水中鉛離子的實驗裝置。 **加州大學聖地牙哥分校。

美國加州大學聖地牙哥分校的工程師開發了一種由石墨烯製成的超靈敏感測器，可以檢測水中非常低濃度的鉛離子。 該裝置可檢測低至飛摩爾水平的鉛，靈敏度是以前的感測技術的 100 萬倍。 該研究**最近發表在Nano Letters上。

研究表明，飲用水中的鉛含量達到百萬分之幾的水平會導致有害後果，例如阻礙人類生長發育。

新的檢測裝置由安裝在矽片上的單層石墨烯組成。 石墨烯卓越的導電性和表面積比為感測應用提供了理想的平台。 研究人員通過將連線分子附著在石墨烯表面來增強石墨烯的感測能力。 該接頭充當離子受體的錨，並最終作為鉛離子的錨。

研究人員使用適配體（一種短的單鏈DNA或RNA）作為離子受體。 這些受體分子對特定離子具有選擇性。 通過調整受體的DNA或RNA序列，研究人員進一步增強了受體對鉛離子的親和力，確保感測器僅在與鉛離子結合時才會被觸發。

研究人員分析了系統的熱力學引數，如結合能、電容變化和分子構象，發現它們在優化感測器效能方面發揮了關鍵作用。 通過優化這些熱力學引數以及整個系統的設計，研究人員創造了一種感測器，該感測器可以以前所未有的靈敏度和特異性檢測鉛離子，從而達到飛摩爾級的檢測極限。

雖然該技術仍處於概念驗證階段，但研究人員希望在未來將其用於實際測試，最終目標是“檢測水中僅存在一種鉛離子”。 （記者 張家新）.