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能闻出爆炸物的鼻子

查字典物理网 2012-12-29

声波摇身一变，成为一个能识别特殊化学物质的“电子鼻”。把在电子学与特殊材料力学中所取得的成果结合起来，便可以在几分钟之内对数十种物质进行化学分析，而这种仪器的体积却只有一本书那么大，而且还可以与笔记本电脑相连。仪器中的每一个微型感应器只相当于一粒米大小，四五个这样的感应器摞在一起的高度也不会超过一粒衬衫纽扣，以致桑迪亚实验室的科学家们饶有兴趣地将他们置入一枚豆荚中进行展示。

领导这一实验已达3年之久，并致力于该仪器微型化的研究员史蒂夫·卡萨尔诺沃（Steve Casalnuovo）解释说：“革新这项技术的关键就是在同一个底座上既要有在电脉冲作用下能与未知元素发生化学反应的物质，又要有能用于产生电脉冲的微型电子装置。”这种仪器的心脏，实际上就是一种砷化镓晶体，它是一种最好的半导体，就像石英一样，有导电的性质：当电流通过时，晶体表面便发生微弱声波，就像往水塘里扔石头会击起水波一样。感应器的表面就覆盖有一层这样的晶体以及一个“吸收层”：当物质的原子附着在它上面时，它便发生声波，紧接着声波被放大，转化为电脉冲，好像是一种电子“振荡”，从而反映出被测物质的情况。这一技术应用广泛，例如：微型声感器可以装配在机器人的身上，让机器人去测定有毒环境中的毒性水平（如核设施、生化污染区或宇宙空间）。

极微小的电子鼻

大图是桑迪亚实验室的史蒂夫·卡萨尔诺沃在展示声波“电子鼻”的胶片。这种感应器小到可以置入一枚豆荚中（上左），而一个橘子横截面的1／4可容纳30枚（上右），从而构成感应器的“神经中枢”。

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