據麥姆斯咨詢報道，西班牙馬德里納米科學研究所（IMDEA Nanociencia）和意大利圣心天主教大學（Università Cattolica del Sacro Cuore）的科研團隊開發了一種新型氣體傳感器，該傳感器基于力學互鎖分子（MINT）功能化的碳納米管（CNT），在檢測和區分揮發性有機化合物（VOCs）方面展現了前所未有的精度。
基于MINT功能化碳納米管的氣體傳感器
這種“電子鼻”由定制的化學電阻陣列組成，可在室溫下感測氨氣、二氧化氮或丙酮蒸氣，為低功耗環境監測和可穿戴呼吸診斷鋪平了道路。相關研究成果以“Efficient Implementation of MINT-Based Chemiresistor Arrays for Artificial Olfaction”為題發表于American Chemical Society期刊。
單壁碳納米管因其高表面積而成為理想的傳感材料，但它們極高的靈敏度長期以來都伴隨著一個缺點：選擇性差。為了解決這個問題，研究人員通過在碳納米管上“穿戴”環狀分子來提高它們區分化學物質的能力。
這些碳納米管的衍生物，被稱為MINT-CNT，提供了一種在不改變碳納米管固有結構的情況下引入化學功能的有效方法。
基于MINT的化學電阻器對目標氣體（包括氨氣、乙醇、異丙醇、苯、二氧化氮、丙酮和次氯酸鈉）的響應顯著優于未改性的碳納米管，即使在低濃度（10–200 ppm）下也是如此。研究人員證明了它們的檢測限低于幾十ppb。
組裝成陣列后，這些氣體傳感器可以表現得像一個人工嗅覺系統，對于存在潛在干擾的情況，也能選擇性地識別特定分析物。例如，能夠成功從多種氣體中區分出氨氣。其中，一種優化的傳感器僅通過減少薄膜厚度，就顯示出高達10倍的更高靈敏度和更快的響應時間。
這項研究提出了一種概念驗證電子鼻，不僅展示了基于MINT的碳納米管氣體傳感器在復雜氣體檢測方面的強大能力，還突出了它們的可定制性。通過合成控制互鎖分子的結構，研究人員可以精細調節傳感器的特性，為智能化、選擇性、可擴展電子鼻的設計開辟了新前沿。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1021/jacs.5c07781
