檢測水中鉛離子的實驗裝置。圖片來源：加州大學聖地牙哥分校
美國加州大學聖地牙哥分校工程師開發了一種由石墨烯制成的超靈敏傳感器，可檢測水中極低濃度的鉛離子。該器材對鉛的檢測低至飛摩爾水平，比以往傳感技術靈敏100萬倍。研究論文發表在最近的【納米快報】上。
有研究表明，飲用水中的鉛濃度達到百萬分之幾的水平就可能導致有害的後果，如阻礙人的生長發育等。
新檢測器材由安裝在矽片上的單層石墨烯組成的。石墨烯具有卓越的導電性和表面積體積比，為傳感套用提供了理想平台。研究人員透過在石墨烯表面附著一個連線體分子來增強石墨烯的傳感能力。該連線體充當離子受體的錨，並最終充當鉛離子的錨。
研究人員使用適體（一種短的單鏈DNA或RNA）作為離子受體。這些受體分子對特定離子具有選擇性。研究人員透過調整受體的DNA或RNA序列，進一步增強了受體與鉛離子的親和力，確保傳感器僅在與鉛離子結合時才會被觸發。
研究人員分析了該系統的熱力學參數，如結合能、電容變化和分子構象，發現它們在最佳化傳感器效能方面發揮了關鍵作用。透過最佳化這些熱力學參數以及整個系統的設計，研究人員創造了一種能以前所未有的靈敏度和特異度檢測鉛離子的傳感器，實作了飛摩爾水平上的檢測極限。
雖然這項技術目前還處於概念驗證階段，但研究人員希望將來能將其用於實際檢測，最終目標是「在水中哪怕只有一個鉛離子存在，也能檢測出來」。（記者張佳欣）
