美國(guó)伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的科研人員日前將真菌所產(chǎn)生的孢子與石墨烯量子點(diǎn)結(jié)合在了一起，制造出了一種極其微小的生物機(jī)器人。該裝置有望用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等領(lǐng)域。相關(guān)論文發(fā)表在自然出版集團(tuán)旗下的《科學(xué)報(bào)告》期刊上。
“這是一個(gè)令人著迷的設(shè)備，你可以說(shuō)它是一個(gè)傳感器，也可以說(shuō)它是一個(gè)類似于機(jī)械戰(zhàn)警般的生物機(jī)器人?！?
隨著納米技術(shù)的發(fā)展，制造出肉眼不可見的微型機(jī)器人已經(jīng)成為一件可能的事情，將生物體與無(wú)生命的機(jī)器相結(jié)合也成為解決問題的一個(gè)備選方案。新研制出的這種裝置主要由孢子和石墨烯量子點(diǎn)組成，研究人員首先從細(xì)菌中提取孢子，再將石墨烯量子點(diǎn)放置在孢子的表面，而后在孢子兩側(cè)各貼上一個(gè)電極。這樣，當(dāng)孢子周圍的濕度下降時(shí)，孢子就會(huì)收縮，其中的水分會(huì)被壓出。由于孢子縮小后體積變小，兩側(cè)的量子點(diǎn)會(huì)緊靠在一起，電極的導(dǎo)電性也會(huì)立即發(fā)生變化，從而達(dá)到了監(jiān)測(cè)濕度的目的。研究人員將這個(gè)設(shè)備稱為“納米電子機(jī)器人設(shè)備（NERD）”。
該研究論文第一作者、伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校副教授維卡斯·貝瑞說(shuō)：“在濕度發(fā)生改變的那一刻，我們就能立即得到一個(gè)清晰準(zhǔn)確的反饋。這個(gè)反應(yīng)速度比目前最先進(jìn)的人造吸水聚合物制成的傳感器快10倍以上。而且與人造傳感器相比，這種生物傳感器在極端低壓以及極低濕度下具有更加出色的靈敏度。”
物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道稱，目前常見的濕度傳感器的靈敏度隨著濕度的增加而逐漸增強(qiáng)，而NERD的靈敏度在低濕度情況下反而更加靈敏。這種傳感器能夠適應(yīng)各種環(huán)境，甚至是真空，這在防腐或食品質(zhì)量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。對(duì)于運(yùn)行在太空中的設(shè)備而言，這些傳感器同樣非常重要，因?yàn)樵谶@些地方濕度的變化是預(yù)示泄漏的一個(gè)重要信號(hào)。
貝瑞說(shuō)：“這種傳感器具有廣泛的應(yīng)用前景，此類研究為人們探索生物體與電子及機(jī)械設(shè)備的結(jié)合提供了一個(gè)新的角度。”