效法視網膜的奈米級色彩偵測器
- 上線日期：2009/3/16 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國科學家模仿視網膜傳送電訊號到大腦的方式，製造出奈米級的顏色感測器。該感測器是由外層裝配有光敏分子的奈米碳管所組成，能偵測到非常微弱的特定波長可見光，可望應用在天文學與生物學上。
具備偵測數平方奈米範圍內光子的能力，對於微弱或微小光源的研究非常重要。目前科學家多半是利用照光後會產生電子-電洞對的固態元件來進行偵測，然而要製造具奈米級精確度的固態元件卻極為困難。山迪亞(Sandia)國家實驗室的Xinjian Zhou等人另闢蹊徑，他們採用的是類似視網膜分子吸收光再將光轉換為電訊號的方法。
Zhou等人先讓奈米碳管附著10 cm長的矽晶圓上，接著蒸鍍上電極，製作出奈米碳管電晶體，再把晶圓浸入含有載色體的溶液中，讓載色體分子附著到碳管上。他們選擇偶氮苯(azobenzene)的化合物作為載色體(chromophores)，並以單色可見光照射各個奈米碳管元件，然後記錄三種分別對不同波長敏感的載色體產生的電訊號，結果發現奈米偵測器能偵測到的最低光強度為40 W/m2，即陽光強度的三分之一。
桑迪亞團隊認為照光引起載色體分子幾何形狀的變化，導至分子電偶極矩改變，進而在鄰近的奈米碳管上產生靜電位，造成閘極電壓改變並達到調整碳管導電率的效果。Zhou指出，碳管電晶體具有放大訊號的能力，在偵測器與放大器並排列的架構下，系統能偵測到極微弱的光源，亦即達到更高的靈敏度。其他研究團隊已證實多種光敏分子的光放大效應，但都侷限於非可見光頻譜的偵測；Zhou的團隊則將此技術推廣至可見光波長，並成功偵測特定窄頻域中的波長。
Zhou表示，上述感測器除了可提供基礎科學研究外，如果能應用到波長稍長的範圍，將可作為望遠鏡的超靈敏紅外光偵測器。此外，將將單一股DNA分子橫置於該元件組成的陣列上方，若偵測器能收集個別鹼基上的螢光標籤發出的光，原則上就進行基因排序。不過此奈米級偵測器要商業化，必須先克服如何在大面積的範圍內控制性地組裝奈米級物體的問題。詳見arXiv:0902.2231。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/37897
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
- 相關附件: