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- 科學(xué)家發(fā)明多氯聯(lián)苯快速檢測(cè)器件
- 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院固體物理研究所 發(fā)表于 2010/8/20
多氯聯(lián)苯（PCBs）是一類典型的持久性有機(jī)污染物（POPs）。由于PCBs的生物富集性和高毒性，這類曾經(jīng)發(fā)揮了巨大作用的化工產(chǎn)品也給人類和生態(tài)環(huán)境造成了巨大的危害。中科院固體所楊亞軍博士利用銀納米“樹枝晶”的表面增強(qiáng)拉曼散射效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)四氯聯(lián)苯的快速、痕量檢測(cè)。最近，該所李明濤博士后與孟國(guó)文研究員、尹志軍副研究員及等離子體所黃青研究員合作，發(fā)明了一種新的能快速檢測(cè) PCBs的表面光電壓變化傳感器。
該傳感器的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，由兩片導(dǎo)電玻璃和中間夾著的一薄層多孔氧化鋅粉末構(gòu)成（圖 A）。在光照面一側(cè)的導(dǎo)電玻璃中間有一個(gè)小圓孔，是PCBs進(jìn)入氧化鋅粉末層的通道。通過鎖相放大器與導(dǎo)電玻璃相連來(lái)測(cè)量其SPV。該系統(tǒng)的靈敏度較高，可以檢測(cè)出微弱的SPV信號(hào)變化。之所以采用多孔氧化鋅粉末，是為了增強(qiáng)對(duì)PCBs的富集作用，從而提高檢測(cè)的靈敏度。由于該傳感器在光照后幾秒鐘便可獲得穩(wěn)定的SPV信號(hào)（圖B），因而具有較短的分析時(shí)間，有望用于PCBs的快速檢測(cè)。
他們使用該傳感器對(duì)三氯聯(lián)苯PCB29和五氯聯(lián)苯PCB101兩種多氯聯(lián)苯進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其檢測(cè)靈敏度可達(dá)10—6M，分析時(shí)間不超過一分鐘。這為構(gòu)建快速檢測(cè)PCBs（甚至其它POPs）的傳感器提供了一條新途徑，對(duì)于環(huán)境中 POPs的快速痕量檢測(cè)具有重要參考價(jià)值。
相關(guān)成果申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利；撰寫的論文發(fā)表在《朗繆爾》（Langmuir）。該工作得到納米研究重大科學(xué)研究計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)博士后基金等資助。
目前檢測(cè)PCBs的常用方法是以色譜和質(zhì)譜為基礎(chǔ)的聯(lián)用檢測(cè)技術(shù)。然而，這些檢測(cè)方法不僅過程復(fù)雜、耗時(shí)，且成本高，難以對(duì)痕量的PCBs進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
氧化鋅半導(dǎo)體多孔材料在吸附PCBs前后會(huì)引起自身的表面光電壓（SPV）變化。分析表明，在亞帶隙單色光照射下，表面態(tài)電子的躍遷引起表面勢(shì)的變化，產(chǎn)生SPV。而吸附在氧化鋅表面的PCBs可以影響表面態(tài)電子的躍遷，導(dǎo)致SPV發(fā)生變化。例如，在500nm單色光照射下，該傳感器的SPV信號(hào)在吸附PCBs后會(huì)降低；并且SPV降低的幅度與PCBs的吸附量相關(guān)，在一定范圍內(nèi)二者呈線性關(guān)系。這樣，通過簡(jiǎn)單測(cè)量表面光電壓的變化就可以快速檢測(cè)出PCBs的含量。
