新加坡南洋理工科学家研发新设备 可在数秒钟内检测出有害气体

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通常,如果怀疑给定区域中可能存在有毒的空气传播化学品,分析过程可能需要花费几天的时间。然而现在科学家们开发了一种设备,他们声称该设备可以在 10 秒内从安全距离分析有害气体。

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该工具是由新加坡南洋理工大学副教授 Ling Xing Yi 领导的一个团队创建的。她的灵感来自 2017 年的一次事件,该事件引起美国各地民众对有关闻到类似煤气味的强烈抱怨。直到几天后,才发现它是由工厂生产的挥发性有机化合物引起的。这种滞后实际上并不罕见,因为通常使用的气相色谱质谱仪空气分析过程首先需要手动收集空气样品,然后进行基于实验室的实际分析,然后花费数小时到数天不等。取而代之的是,新设备采用了由多孔金属有机框架纳米材料制成的芯片,该芯片可以捕获该区域内的气体分子。然后,将激光照射到该芯片上,在与气体分子相互作用时产生能量较低的形式的光。当用摄像机分析该光时,会将其独特的光谱特征与已知有毒气体的光谱特征进行比较,从而使用户可以确定附近是否存在这些气体。

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该过程称为拉曼光谱法,通常仅限于固体和液体的测试,因为空气中的化学物质通常被稀释得无法检测到。那就是纳米材料进入的地方,因为它不仅能吸收气体分子,而且其金属纳米颗粒还增强了在这些分子周围产生的光,从而产生了易于读取的信号。

此外,该过程中使用的激光和摄像头目前可以位于距芯片最多 10 米的位置,并且在将来的版本中该距离可以增加。或者,该芯片可用于收集潜在危险区域中的气体分子,然后在实验室安全中进行分析。

该大学现在正在将该技术商业化。关于这项研究的论文最近发表在《ACS Nano》杂志上。

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