微量元素は正確に測定できないのですか?このグラフェンセンサーは感度が100万倍も高いです!

Popular Science Times（インターン Wang Yuke） カリフォルニア大学サンディエゴ校のエンジニアは、水中の極めて低濃度の鉛イオンを検出できるグラフェン製の超高感度センサーを開発した。

この装置はフェムトモル範囲の鉛の検出限界を達成しており、これは従来の技術よりも100万倍も感度が高い。この科学的研究結果は最近、国際学術誌「Nano Express」に掲載されました。

鉛への曝露は深刻な健康問題です。専門家は、飲料水中の鉛濃度が1ppbに達すると人間の成長と発達に影響を及ぼす可能性があると指摘している。

この研究で使用されたデバイスは、シリコン ウェーハ上に搭載された単層のグラフェンで構成されています。グラフェンは優れた電気伝導性と表面積対体積比を備えており、センシングアプリケーションに理想的なプラットフォームを提供します。研究者らは、分子をグラフェン層の表面に付着させることで、グラフェン層の感知能力を強化した。

研究者らは、短い一本鎖DNA（デオキシリボ核酸）またはRNA（リボ核酸）であるアプタマーをイオン受容体として使用した。 DNA または RNA 配列をカスタマイズすることで、鉛イオンに対する受容体の結合親和性がさらに強化され、センサーが鉛イオンに結合した場合にのみ作動することが保証されます。

研究者らはまた、結合エネルギー、静電容量の変化、分子構造などのシステムの熱力学的パラメータを分析し、それらがセンサーの性能を最適化する上で重要な役割を果たしていることを発見した。研究者らは、電子機器や材料からイオン受容体に至るまで、各熱力学的パラメータとシステム全体の設計を最適化することで、これまでにない感度と特異性で鉛イオンを検出できるセンサーを開発しました。

この技術はコストと信頼性の問題を克服するように設計されていると論文著者のバンダルシ氏は述べた。製造が比較的容易であることから、私たちの最終目標は家庭で使用することです。