??10月16日消息，新加坡南洋理工大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種能夠立即識別空氣中各種氣體和化學(xué)物質(zhì)的監(jiān)測儀。

這是一種便攜式檢測器，適合檢測機(jī)構(gòu)迅速部署以識別空氣傳播的危害，例如微小氣體分子的危害。它還可以識別已知對人體健康有害的較大化合物分子，例如苯。

它可以提供實時的空氣質(zhì)量監(jiān)測，例如在霧霾爆發(fā)期間，并幫助檢測泄漏氣體和工業(yè)空氣污染。

新加坡南洋理工大物理和數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院的副教授林欣怡（Ling Xing Yi）領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了這種儀器?？茖W(xué)期刊《ACS納米》報道了這項新技術(shù)。

目前識別空氣中氣體的方法使用稱為氣相色譜質(zhì)譜法（GC-MS）的實驗室技術(shù)，該技術(shù)可靠，但需要樣品收集，并且需要花費數(shù)小時到幾天的時間才能從空氣樣品中獲得檢測結(jié)果。

緊急情況需要對空氣污染進(jìn)行快速而持續(xù)的分析，例如自然災(zāi)害，化學(xué)物質(zhì)泄漏或有毒廢物的非法傾倒之后，以便應(yīng)急人員可以采取適當(dāng)?shù)拇胧?/span>

林副教授和學(xué)生進(jìn)行氣體檢測實驗

該設(shè)備使用由特殊多孔金屬納米材料制成的材料來捕獲氣體分子。當(dāng)從幾米遠(yuǎn)的地方照射激光時，光與氣體分子相互作用，從而發(fā)出能量較低的光。分析后，它以圖表的形式給出光譜讀數(shù)。

光譜讀數(shù)就像“化學(xué)指紋”，對應(yīng)于貼片上存在的各種化學(xué)物質(zhì)。整個過程大約需要10秒鐘。

將樣品中的這些化學(xué)指紋與指紋數(shù)字圖書館進(jìn)行對照，以快速確定已檢測到的化學(xué)物質(zhì)。

被稱為拉曼光譜法，這是一種用于鑒定化學(xué)物質(zhì)的歷史悠久技術(shù)。通常，它僅用于固體和液體樣品，因為氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)太稀了，激光和檢測器無法拾取。

為了克服這一限制，林副教授和她的博士生Phan Quang Gia Chuong開發(fā)了一種特殊的納米結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是由一種高度多孔的合成材料制成的。這種材料被稱為金屬有機(jī)骨架，它可以主動吸收空氣中的分子并將其捕獲到“籠子”中。

該納米結(jié)構(gòu)還包含金屬納米顆粒，可增強(qiáng)分子周圍的光強(qiáng)度，使拉曼光譜信號增強(qiáng)了一百萬倍，從而可以識別被困分子。

林副教授說，該檢測器發(fā)明的原因是由新加坡發(fā)生的一起事件引發(fā)的。2017年新加坡的某些地方有強(qiáng)烈的類似煤氣味的氣味。其原因僅在幾天后才確定，并得以追溯。

林副教授與她的丈夫，新加坡南洋理工大學(xué)材料研究與工程學(xué)院的項目負(fù)責(zé)人兼科學(xué)家Phang In-Yee博士一起構(gòu)思了從遠(yuǎn)處立即識別氣體的想法。

林副教授表示：“我們的設(shè)備可以遠(yuǎn)程工作，因此激光攝像機(jī)的操作和化學(xué)物質(zhì)分析可以安全地遠(yuǎn)距離完成。當(dāng)不知道氣體是否對人體健康有害時，該功能特別有用。”

激光在實驗中經(jīng)過測試，可以在10米外的距離工作，并且可以進(jìn)行工程設(shè)計以達(dá)到更遠(yuǎn)的距離。另一種可能的方法是使用芯片捕獲氣體，然后用激光對其進(jìn)行分析。

林副教授手持識別設(shè)計的氣體檢測芯片

在實驗中，研究小組證明該設(shè)備可以識別空氣中的分子，例如聚芳烴（PAH），包括萘和苯的衍生物，苯是一種無色的工業(yè)空氣污染物，已知具有高度致癌性。

它可以檢測大氣中十億分之一（ppb）濃度的多環(huán)芳烴，并且可以連續(xù)監(jiān)測大氣中不同類型的氣體（如二氧化碳的濃度，這在許多情況下可能是有用的應(yīng)用工業(yè)環(huán)境。

設(shè)備中使用的激光的能量強(qiáng)度為50毫瓦，比拉曼光譜儀的其他應(yīng)用弱七倍以上。這使系統(tǒng)更安全地運(yùn)行，并且更加節(jié)能。

該團(tuán)隊通過新加坡南洋理工大學(xué)的創(chuàng)新和企業(yè)公司NTUitive申請了專利，目前正在將該技術(shù)商業(yè)化，用于污染監(jiān)測，化學(xué)災(zāi)難響應(yīng)以及其他工業(yè)應(yīng)用。

關(guān)于南洋理工大學(xué)

南洋理工大學(xué)（Nanyang Technological University），簡稱南大（NTU），是新加坡的一所世界著名研究型大學(xué)。南大是環(huán)太平洋大學(xué)聯(lián)盟成員，全球高校人工智能學(xué)術(shù)聯(lián)盟創(chuàng)始成員、AACSB認(rèn)證成員、國際事務(wù)專業(yè)學(xué)院協(xié)會（APSIA）成員，也是國際科技大學(xué)聯(lián)盟的發(fā)起成員。作為新加坡的一所科研密集型大學(xué)，其在納米材料、生物材料、功能性陶瓷和高分子材料等許多領(lǐng)域的研究享有世界盛名，為工科和商科并重的綜合性大學(xué)。