傳感技術(shù)不斷革新的當(dāng)下,三維石墨烯以其優(yōu)越特性成為實(shí)現(xiàn)高靈敏傳感的 “新寵”,為眾多領(lǐng)域帶來了沒出現(xiàn)過的檢測(cè)精度與效率提升。
三維石墨烯具備獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)勢(shì),這是其實(shí)現(xiàn)高靈敏傳感的基礎(chǔ)。它擁有超大的比表面積,為與被檢測(cè)物質(zhì)的相互作用提供了豐富的活性位點(diǎn)。同時(shí),良好的導(dǎo)電性使得電子傳遞迅速,能夠快速將檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化并傳輸,提高了傳感響應(yīng)速度。此外,其多孔結(jié)構(gòu)不僅增加了與目標(biāo)物的接觸面積,還能對(duì)某些物質(zhì)進(jìn)行富集,進(jìn)一步增強(qiáng)檢測(cè)靈敏度。
在生物傳感領(lǐng)域,三維石墨烯大顯身手。以生物標(biāo)志物檢測(cè)為例,對(duì)于癌癥早期診斷至關(guān)重要的腫瘤標(biāo)志物,三維石墨烯傳感器展現(xiàn)出高靈敏度。由于其表面可修飾多種特異性識(shí)別分子,當(dāng)腫瘤標(biāo)志物存在時(shí),會(huì)與修飾分子發(fā)生特異性結(jié)合,引起三維石墨烯電學(xué)性能改變,這種變化能被檢測(cè)到,實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度腫瘤標(biāo)志物的有效探測(cè),為癌癥早篩提供有力支持。在血糖監(jiān)測(cè)方面,三維石墨烯葡萄糖傳感器更是突破傳統(tǒng)。借助其有效率的電子傳輸能力與對(duì)葡萄糖的強(qiáng)催化活性,可對(duì)血液中葡萄糖濃度的微小變化迅速響應(yīng),為糖尿病患者實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的血糖檢測(cè)帶來便利。
化學(xué)傳感方面,三維石墨烯同樣表現(xiàn)不錯(cuò)。對(duì)于環(huán)境污染物檢測(cè),如對(duì)重金屬離子的傳感,三維石墨烯憑借表面豐富的含氧官能團(tuán),能與重金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),改變自身電學(xué)特性,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量重金屬離子的高靈敏檢測(cè),助力環(huán)境保護(hù)與水質(zhì)監(jiān)測(cè)。在氣體傳感領(lǐng)域,針對(duì)有害氣體如甲醛、氨氣等,三維石墨烯因其大比表面積與強(qiáng)吸附性,可快速吸附氣體分子,引發(fā)電阻變化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)低濃度有害氣體的及時(shí)察覺,守護(hù)室內(nèi)空氣質(zhì)量。
物理傳感領(lǐng)域,三維石墨烯在壓力傳感上優(yōu)勢(shì)。因其特殊的多孔柔性結(jié)構(gòu),在受到微小壓力時(shí),內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致電阻改變,可用于可穿戴設(shè)備中,準(zhǔn)確感知人體細(xì)微動(dòng)作,如脈搏跳動(dòng)、關(guān)節(jié)活動(dòng)等,為智能健康監(jiān)測(cè)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
三維石墨烯憑借自身優(yōu)勢(shì),在生物、化學(xué)、物理等多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了高靈敏傳感,隨著研究深入與技術(shù)完善,有望在更多場(chǎng)景發(fā)揮關(guān)鍵作用,推動(dòng)傳感技術(shù)邁向新高度。