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美学者致力系统化传感器设计新方法,敏感度得到大幅提高

上网日期: 2008年01月14日 ?? 作者: R. Colin Johnson ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:传感器设计? 传感器? 传感器制造?

传感器制造商一直在通过从多次尝试获得的工程创新来改进传感器的敏感度。电气工程师一直遵循各种“妖术”一样的原则进行设计,他们没有一个框架体系来将这些原则总结为新传感器设计的一套方法。

美国普渡大学(Purdue University)的电气工程师发明了这个框架结构,为设计传感器提供新的方法。 普渡大学电气工程师暨电气和计算机工程教授Ashraf Alam表示他与EE博士生Pradeep Nair已经采取系统的方法将各种设计原则统一在一起。

为测试他们的传感器设计原则,他们着手解决哪种纳米级传感器设计对于目标分子粘到感应元件的应用最佳的问题。他们已经知道,当感应单个分子时,感应元件越小越好,但是却没有得到解释。

Alam和Nair声称为此提供了理论解决方案,并通过了实验证明。首先,他们比较了传统的平面传感器元件与圆柱形单纳米管传感器元件,结果表明较小的圆柱形传感器的灵敏度至少高100倍,这足以证明越小越好的理论。其原因在于目标分子只从前面漫射到平面传感器,而纳米管传感器则可从任何方向进行感应,因而具有更高的感应度。

圆柱形纳米级传感器具有更高的灵敏度,但却难于制造,因此传感器设计人员使用纳米复合材料(也叫做nanonet)感应元素,使用多个圆柱形纳米管或者纳米线,组成纳米线丛。

为了采用数学的方式对此进行证明,他们对两种传感器进行了建模。但是纳米线丛却不能采用传统的方法进行精确建模,因此他们发明了Cantor转换进行简化。

他们还研究了纳米点传感器,因此球形传感器看起来应该比圆柱形传感器更灵敏,因为分子能够从更多的方向碰到感应元件。然而他们的模型表明球形纳米点传感器并不比纳米线或者纳米管传感器具有更大的优势。

目前,他们正使用他们的模型来发现能够使用电子的方式检测出DNA序列的传感器,使基因组测序能够更容易通过自动化的方式进行。






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