科學(xué)家發(fā)明多氯聯(lián)苯快速檢測器件
多氯聯(lián)苯（PCBs）是一類典型的持久性有機污染物（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”的表面增強拉曼散射效應(yīng)，實現(xiàn)了對四氯聯(lián)苯的快速、痕量檢測。最近，該所李明濤博士后與孟國文研究員、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 PCBs的表面光電壓變化傳感器。
該傳感器的結(jié)構(gòu)非常簡單，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)電玻璃中間有一個小圓孔，是PCBs進入氧化鋅粉末層的通道。通過鎖相放大器與導(dǎo)電玻璃相連來測量其SPV。該系統(tǒng)的靈敏度較高，可以檢測出微弱的SPV信號變化。之所以采用多孔氧化鋅粉末，是為了增強對PCBs的富集作用，從而提高檢測的靈敏度。由于該傳感器在光照后幾秒鐘便可獲得穩(wěn)定的SPV信號（圖B），因而具有較短的分析時間，有望用于PCBs的快速檢測。
他們使用該傳感器對三氯聯(lián)苯PCB29和五氯聯(lián)苯PCB101兩種多氯聯(lián)苯進行了試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其檢測靈敏度可達10—6M，分析時間不超過一分鐘。這為構(gòu)建快速檢測PCBs（甚至其它POPs）的傳感器提供了一條新途徑，對于環(huán)境中 POPs的快速痕量檢測具有重要參考價值。
相關(guān)成果申請了國家發(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)研究計劃、國家自然科學(xué)基金和中國博士后基金等資助。
目前檢測PCBs的常用方法是以色譜和質(zhì)譜為基礎(chǔ)的聯(lián)用檢測技術(shù)。然而，這些檢測方法不僅過程復(fù)雜、耗時，且成本高，難以對痕量的PCBs進行實時在線監(jiān)測。
氧化鋅半導(dǎo)體多孔材料在吸附PCBs前后會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信號在吸附PCBs后會降低；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，通過簡單測量表面光電壓的變化就可以快速檢測出PCBs的含量。
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