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奈米條紋化身金屬毒物偵探

瑞士與美國的聯合研究團隊研發出一種新型感應器。這種個由載玻片覆蓋條紋狀奈米微粒所構成的元件,能探測出液體中的微量重金屬元素,未來可望應用於飲水或魚類體中毒物的檢測。

此研究團隊包含瑞士聯邦理工學院(EPFL)、美國西北大學及密西根大學的研究人員。他們先在顯微鏡載玻片上製作鉛電極,並在兩電極間填入功能化的奈米金粒薄膜,然後測量薄膜的電導。接著,研究人員把整個元件浸入水中,取出乾燥後,再次量測薄膜電導。奈米微粒表面覆蓋著正己硫醇及乙二醇硫醇,這些條紋狀的配位體結構能選擇性地捕捉正離子,如果水中存在有毒重金屬離子,薄膜的電導值便會因此增加。藉由改變這些奈米條紋(nanostripe)的長度,研究人員得以將目標設定為不同種類的污染物。

研究人員發現此元件對於甲基汞(methyl mercury)特別敏感,甲基汞是最常見的汞金屬污染物,並會累積於魚體內(例如鮪魚)。事實上,此探測器所能偵測的濃度可低至每立方公分600個甲基汞離子,相較於將樣本送至實驗室並枯等結果,此元件提供了一個快速、簡單又便宜的方式來檢驗河流中及魚體內毒物含量。

他們的方法同時是第一個能選擇性地束縛金屬離子,且無須倚賴鎖鑰機制(lock and key mechanism)的技術。研究團隊利用此新技術測量密西根湖水的甲基汞濃度,所獲得的結果與美國食品藥物管理局以傳統方法所得到的分析一致。另一項試驗則是針對沼澤地(Everglades)的食蚊魚,測量的結果與美國地質調查所相符。食蚊魚位於食物鏈下層,體內所累積的毒素並不多,因此可以用來測試此技術是否能偵測極微量的甲基汞。

該研究團隊計畫進一步探討此奈米微粒的選擇性,也就是不同長度的配位體如何導致元件捕捉不同毒物。另一個研究重點在探討此奈米條紋結構中選擇性與 靈敏度的結合。下一個重要挑戰則是以此奈米條紋打造出能同時辨別分析不同金屬元素的裝置。詳見Nature Materials|DOI:10.1038/nmat3406。

資料來源:Nanostripes detect toxic metal cations. NanoTechWeb [Sep 20, 2012]

譯者:Yann-Bor Chen (Texas A&M University-Commerce)
責任編輯:蔡雅芝

轉載自奈米科學網

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