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新型便攜式傳感器可測水中鉛污染
2019-10-24 20:20:04 來源: 新華網
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  新華社新德裏10月24日電 飲用水中的鉛離子等污染會威脅人類健康。印度和新加坡研究人員近日在《電氣與電子工程師協會電子器件通訊》期刊上説,他們研發出一種高靈敏的便攜式傳感器,即使水中鉛含量僅為0.018ppb(ppb為十億分之一)也可檢測出來。

  這種傳感器以硅片為基礎材料,通過在其上生長氮化鎵和氮化鎵鋁來制造。但氮化鎵和氮化鎵鋁的晶體結構和硅不同,在硅上生長時會受到應力。

  為制造一層無應力的氮化鎵,印度理工學院焦特布爾分校與新加坡材料研究與工程研究所的研究人員在硅片基底上制造了5層氮化鎵和氮化鎵鋁。他們隨後制造出允許電子流動的源極和漏極,並由柵極(類似于閥門)來調節電子流動。在氮化鎵和氮化鎵鋁頂層結合處會形成二維電子氣,即電子從源極轉移到漏極的導電層。當有鉛離子吸附在柵極上時,電子流動加快,即電流增加,電流的增加量取決于吸附的鉛離子量,測量電流變化即可知道鉛離子濃度。

  研究人員表示,這種傳感器十分靈敏,即使水中鉛濃度低至0.01ppb,電流也會有輕微增加;即使水中存在汞、銅、鋅、鎘和鉻等其他金屬離子,也能在4秒內對鉛離子作出響應。

  研究人員使用15個自來水和湖水樣本對傳感器進行檢驗,其結果與使用標準技術檢測結果一致。這種傳感器可用水清洗後重復使用,傳感器檢測鉛的時間在清洗後也不受影響。

  目前,研究人員正在單個芯片上制造一組裝置,以檢測不同的重金屬離子。此前,他們已研發出鎘離子傳感器,比其他電化學方法靈敏度更高,且可在約3秒內檢測到鎘。

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【糾錯】 責任編輯: 吳咏玲
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