石墨烯傳感器可讓小分子“現形”

　　盡管科學(xué)家因為石墨烯無(wú)與倫比的屬性而對其青睞有加，但迄今為止，其實(shí)際應用仍然乏善可陳。不過(guò)，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)生物納米系統實(shí)驗室和西班牙光子科學(xué)研究所的科學(xué)家們在最新一期的《科學(xué)》雜志上宣稱(chēng)，他們利用石墨烯獨特的光學(xué)和電子學(xué)屬性，研制出了一種具有超高靈敏度的分子傳感器，可以探測蛋白質(zhì)或藥物小分子的詳細信息。

　　在紅外吸收光譜學(xué)這種標準的探測方法中，光被用來(lái)激活分子。不同分子的振動(dòng)不同，借由這種振動(dòng)，分子會(huì )顯示其存在甚至表現自己的“性格”。這些“蛛絲馬跡”可在反射光中“讀出”。但在探測納米大小的分子時(shí)，這一方法的表現差強人意。因為照射分子的紅外光子的波長(cháng)約為6微米，而目標分子僅幾個(gè)納米，很難在反射光中探測到如此微小分子的振動(dòng)。

　　于是，石墨烯受命于危難之間。研究合作者丹尼爾·羅德里戈解釋道，如果讓石墨烯擁有合適的幾何形狀，其就能將光聚焦在表面上的某個(gè)特定點(diǎn)上，并“傾聽(tīng)”附著(zhù)其上的納米分子的振動(dòng)。他說(shuō)：“通過(guò)使用電子束轟擊并使用氧離子蝕刻，我們在石墨烯表面弄了一些納米結構。當光到達時(shí)，納米結構內的電子會(huì )振蕩，產(chǎn)生的‘局域表面等離子體共振’可將光聚集在某個(gè)點(diǎn)上，其與目標分子的尺度相當，因此，能探測納米大小的結構�！�

　　除此之外，這一過(guò)程也能揭示組成分子的原子鍵的屬性。研究人員稱(chēng)，當分子振動(dòng)時(shí)，連接不同原子的原子鍵會(huì )產(chǎn)生多種振動(dòng)，不同振動(dòng)之間的細微差別可提供與每個(gè)鍵的屬性以及整個(gè)分子的健康狀況有關(guān)的信息。為了找出每個(gè)原子鍵發(fā)出的“聲音”從而確定所有的頻率，需要用到石墨烯。在實(shí)驗中，研究人員對石墨烯施加不同的電壓，讓其“調諧”到不同的頻率，從而能“閱讀”其表面上的分子的所有振動(dòng)情況，而使用目前的傳感器無(wú)法做到這一點(diǎn)。研究人員海蒂斯·奧特格說(shuō)：“我們讓蛋白質(zhì)附著(zhù)在石墨烯上，并用這一方法，得到了分子全方位的信息�！�

　　研究人員表示，這種簡(jiǎn)單的方法表明，石墨烯在探測領(lǐng)域擁有不可思議的潛能，奧特格表示：“盡管我們研究的是生物分子，但這一方法或許也適用于聚合物和其他物質(zhì)�！�