基于黑色硅的超声探测器可以检测痕量的炸药

时间：2022-03-16 18:25:27 来源：

（a）制造过程的示意图。（b）官能化B-Si插图的侧视图（视角为40Ω）显示裸B-Si进行比较）。（c）SI 2P高分辨率XPS谱（实心曲线）配有三种组分或化学状态（虚线曲线）。（d）CBZ-BSI的归一化零级吸光度（1-R）FTIR光谱。插图示意性地显示咔唑分子的结构。彩色区域突出了咔唑的几个识别的振动带。

来自远东联邦大学（FEFU）的科学家，俄罗斯科院远东分公司，南菲省科技大学，墨尔本纳米制备中心基于黑色硅制造了超声探测器。该装置能够检测痕量的硝基芳族化合物，可用于鉴定医疗和法医评估的大多数炸药或高度毒性污染物。相关文章在ACS传感器中公布。

新型传感器基于所谓的“黑色硅”，其通过高性能的市售硅基板的高效反应蚀刻而制造。这种蚀刻硅具有纳米结构尖峰表面，其具有独特的光学性质。在蚀刻之后，表面覆盖着单层咔唑分子。该方法称为化学官能化，因为附着的分子赋予底物是一定的重要功能，即，在表面上结合和浓缩硝基芳族化合物的能力。咔唑单层使装置对如硝基苯，O-硝基甲苯，2.4-二硝基甲苯等敏感的装置敏感。然而，传感器不与其他分子的存在反应，例如苯，甲苯，四氯甲烷，甲醇，乙醇，等等。

“硝基芳族化合物可以在油漆植物或军事设施的废水中找到，对环境非常危险。此外，它们也是许多爆炸物的一部分。它们在痕量浓度中的检测代表了一个重要而复杂的实际任务。我们的传感器平台通过注册咔唑功能层的发光谱的变化来识别硝基芳族化合物的存在，这些化合物选择性地对硝基芳族分子反应，“科学VR和AR中心的研究助理亚历山大Kuchmizhak说技术，Fefu。

根据科学家，纳米结构的黑色硅作为装置的基础，使其具有高灵敏度和前所未有的动态测量范围。在实验室中，传感器能够在几分钟内提供有关液体或气体中有毒分子存在的信息。

“黑色硅的独特形态学和光学性质的组合与易于实施的表面化学方法相结合，用于用咔唑分子稳定硅表面，使得脱脂敏感性敏感性。我们的传感器能够以浓度的浓度检测硝基芳族化合物，以ppt（每万亿或10-10％的部分）。极宽的动态测量范围是由黑色硅的独特尖峰形态引起的，可提供不均匀的咔唑分子群体，创造具有不同敏感性的地表位点，“传感器的设计师亚历山大Mironenko解释说，以及研究所的高级研究助理化学，二月ras。

科学家们表示，与现有类似物相比，新传感器平台的制造预计将与现有的类似物相当便宜。此外，可以多次使用相同的传感器。它可以成为保护公众和生态安全的气体传感器系统的一部分。

该工作的参与者代表了远东联邦大学，化学研究所和俄罗斯科学院远东分支机构，斯文本科理工大学和墨尔本纳米统治中心。

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参考：“通过表面增强的荧光对咔唑封端的黑色硅进行表面增强的荧光”UltraTrace硝基芳族蒸汽检测“通过Aleksandr Yu。Mironenko，Mikhail V. Tutov，Aleksandr A. Sergeev，Eugeny V. Mitsai，Alexander Yu。Ustinov，Aleksey Yu。Zhizhchenko，丹佛P. Linklater，Svetlana Yu。Bratskaya，Saulius Juodkazis和Aleksandr A. Kuchmizhak，2019年10月11日，ACS传感器.DO：
10.1021 / ACSSensors.9b01063

该工作得到了俄罗斯科学基金会的赠款第18-79-10091号的支持。

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