水中鉛污染再微弱 最新傳感器也可檢測(cè)

近日，印度和新加坡的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種高靈敏度的便攜式傳感器，即使水中鉛含量再微弱——僅為0.018 ppb（ppb為十億分之一）的含量，也能成功檢測(cè)出來(lái)。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在最新一期《電氣與電子工程師協(xié)會(huì)電子器件通訊》雜志上。

科學(xué)已證實(shí)，被鉛離子污染的飲用水，會(huì)對(duì)人類健康產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。鑒于此，印度理工學(xué)院焦特布爾分校與新加坡材料研究與工程研究所的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新型傳感器，其以硅片為基礎(chǔ)，在其上生長(zhǎng)氮化鎵和氮化鎵鋁。

此前，氮化鎵和氮化鎵鋁的晶體結(jié)構(gòu)和硅不同，因此在硅上生長(zhǎng)存在一定障礙。而團(tuán)隊(duì)為制造一層無(wú)應(yīng)力的氮化鎵，在硅片基底上制造了5層氮化鎵和氮化鎵鋁。隨后制造出允許電子流動(dòng)的源極和漏極，并由柵極（類似于閥門）來(lái)調(diào)節(jié)電子流動(dòng)。在氮化鎵和氮化鎵鋁的頂端相交的位置，形成了二維電子氣，即電子從源極轉(zhuǎn)移到漏極的導(dǎo)電層。當(dāng)有鉛離子吸附在柵極上時(shí)，電流會(huì)增加，增幅由吸附的鉛離子量決定，因此檢測(cè)電流變化，就可以知道鉛離子的濃度。

該傳感器十分靈敏，即使水中鉛濃度只有0.01 ppb，電流也會(huì)有所增加。如果水中存在汞、銅、鋅、鎘和鉻等其它金屬離子，傳感器也可以在4秒內(nèi)對(duì)鉛離子作出響應(yīng)。這種傳感器還可反復(fù)使用，用水清洗后傳感器檢測(cè)鉛的時(shí)間也沒(méi)有受到影響。

目前，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)使用15個(gè)自來(lái)水和湖水樣本對(duì)傳感器進(jìn)行檢驗(yàn)，其結(jié)果均與使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)檢測(cè)結(jié)果一致。