環(huán)境監(jiān)測:
納米傳感器具有監(jiān)測和分析環(huán)境樣品中發(fā)現(xiàn)的微生物和有毒化學(xué)化合物的強(qiáng)大能力。納米材料可用于增強(qiáng)電化學(xué)傳感器和離子選擇電極(ISE)的靈敏度,這是用于檢測水性樣品中痕量金屬,硝酸鹽,磷酸鹽和農(nóng)藥的常規(guī)技術(shù)。納米傳感器還具有實(shí)時測量的能力,這對于環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用而言是非常有價值的特性。
許多應(yīng)用專注于在特定環(huán)境中檢測各種分子。但是,納米傳感器也可以用于檢測電磁輻射。一個示例是使用氧化鋅納米棒或氧化鋅納米線來檢測低水平的紫外線輻射。納米線通常用于電磁輻射感測應(yīng)用,因為它們會改變其電阻狀態(tài)并引起對電磁射線的可測量響應(yīng)。納米線也可以并聯(lián)使用,其中電子跨所有納米線級聯(lián)并提供快速有效的響應(yīng)。
國防軍事:
整體而言,納米科學(xué)在國防和軍事領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。應(yīng)用包括化學(xué)檢測,凈化和法醫(yī)。然而,這些納米傳感器的應(yīng)用目前大部分仍在研究和開發(fā)中。
正在開發(fā)用于國防應(yīng)用的某些納米傳感器包括用于檢測爆炸物或有毒氣體的納米傳感器。這種納米傳感器的工作原理是,可以使用例如壓電傳感器根據(jù)氣體分子的質(zhì)量來區(qū)分它們。如果氣體分子吸附在檢測器的表面,則晶體的共振頻率會發(fā)生變化,并且可以將其測量為電特性的變化。此外,用作柵極電位計的場效應(yīng)晶體管,如果其柵極對它們敏感,則可以檢測到有毒氣體。
在類似的應(yīng)用中,納米傳感器可用于軍事和執(zhí)法服裝和裝備。海軍研究實(shí)驗室的納米科學(xué)研究所已經(jīng)研究了用于納米光子學(xué)和鑒定生物材料的量子點(diǎn)。當(dāng)與分析物(例如有毒氣體)接觸時,層疊有聚合物和其他受體分子的納米顆粒會改變顏色。這會警告用戶他們處于危險中。其他項目包括將衣服嵌入生物傳感器,以傳遞有關(guān)用戶健康和生命的信息,這對于監(jiān)視戰(zhàn)斗中的士兵很有用。
令人驚訝的是,為國防和軍事用途制造納米傳感器時,一些最具挑戰(zhàn)性的方面本質(zhì)上是政治上的,而不是技術(shù)上的。許多不同的政府機(jī)構(gòu)必須共同努力分配預(yù)算,共享信息和測試進(jìn)度;在如此龐大和復(fù)雜的機(jī)構(gòu)中,這可能是困難的。此外,簽證和移民身份可能成為外國研究人員的問題-由于主題非常敏感,有時可能需要政府批準(zhǔn)。
最后,目前還沒有關(guān)于納米傳感器測試或傳感器行業(yè)中應(yīng)用的明確定義或清晰的法規(guī),這增加了實(shí)施的難度。納米傳感器還用于檢測糖塊以及檢查人體癌組織。
納米傳感器與其他技術(shù)的結(jié)合將開發(fā)更多應(yīng)用:
將納米傳感器與其他有用的技術(shù)(例如MEMS技術(shù)和微流體設(shè)備)相結(jié)合的趨勢正在增長。
有用的例子包括:將納米顆粒沉積到硅基板上以更有效地進(jìn)行化學(xué)和氣體傳感應(yīng)用;微流控設(shè)備中的金納米線用于檢測血液樣本中的膽固醇;使用硅上的碳納米管(CNT)來檢測有害的氨氣痕跡;以及在基于流體的MEMS設(shè)備中檢測流體樣品中微量的微生物。