科普時報訊（實習生王雨珂）美國加州大學圣地亞哥分校的工程師開發了一種用石墨烯制成的超靈敏傳感器，可以檢測水中極低濃度的鉛離子。
該設備實現了鉛的檢測極限值達到飛摩爾（物質量的單位）范圍，比以前的技術靈敏度高100萬倍。這項科研成果日前在國際學術期刊《納米快報》上發表。
鉛暴露是一個嚴重的健康問題。專家曾指出，飲用水中鉛濃度達到十億分之一，可能會影響人類生長發育。
該項研究中的設備由安裝在硅片上的單層石墨烯組成。石墨烯具有顯著的電導率和表面體積比，為傳感應用提供了一個理想的平臺。研究人員通過將分子連接到石墨烯層的表面，來增強石墨烯層的傳感能力。
研究人員使用適配體作為離子受體，即短的單鏈DNA（脫氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸），通過定制DNA或RNA序列進一步增強受體對鉛離子的結合親和力，這將確保傳感器只有在與鉛離子結合時才會觸發。
研究人員還分析了系統的熱力學參數，如結合能、電容變化和分子構象，發現它們在優化傳感器性能方面發揮了關鍵作用。通過優化每個熱力學參數，以及整個系統的設計，從電子和材料一直到離子受體，研究人員創建了一個傳感器，可以通過前所未有的靈敏度和特異性檢測鉛離子。
論文作者班達魯希說，這項技術旨在克服成本和可靠性問題。鑒于其相對易于制造，我們的最終目標是將它用在家庭中。
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