设备标识快速机载危害

新加坡南洋理工大学的科学家、新加坡(南大)已经开发出一种设备,可以识别各种机载气体和化学品。

新原型设备轻便,适合快速部署的机构确定机载危害,比如小像二氧化硫气体分子。它还可以发现更大的分子化合物如苯,已知对人体健康有害。

它可以提供实时监测空气质量,如薄雾暴发期间,协助检测气体泄漏和工业空气污染。

领导的研究小组开发的灵兴易副教授物理和数学科学学院新技术在科学杂志ACS Nano上月报道。

电流的方法来识别气体在空气中使用实验室技术称为气相色谱-质谱(gc - ms),这是可靠的,但需要繁琐的样品收集和需要几小时至几天从空气样本获得的结果。

紧急情况需要一个快速和持续的分析潜在的空气污染,如自然灾害后,化学品泄漏或非法倾倒有毒废料,所以,紧急救援人员可以采取适当的行动。

新设备是如何工作的

新设备使用一小块由一种特殊的多孔气体分子和金属纳米材料首先陷阱。当激光照在它从几米开外,光与气体分子,使光能量更低的排放。分析时,它给出了光谱读出图图表的格式。

光谱读出就像一个“化学指纹图谱”对应于各种化学物质的补丁。整个过程大约需要10秒才能完成。

从示例引用这些化学指纹与指纹的数字图书馆快速确定已发现的化学物质。

被称为拉曼光谱,这是一个历史悠久的技术,确定化学物质。通常,只用在固体和液体样品,因为气体化学品太稀激光器和探测器。

为了克服这个限制,Assoc凌教授和她的博士生先生Phan Quang Gia Chuong开发出一种特殊的纳米结构由一个高度多孔合成材料称为有机框架,积极吸收和陷阱分子从空气中进入一个“笼子”。

这种纳米结构还包含金属纳米粒子,提高分子周围的光线的强度。结果是一个数百万倍的增强拉曼光谱信号,它允许识别的分子被困。

协会凌教授说发明是由一个事件引发的起源在新加坡,有报道称,一个强大的gas-like气味在2017年岛上的某些部分。原因只是决定几天后,并追踪到新加坡以外的工厂释放的挥发性有机化合物。

博士与她的丈夫一起,Phang In-Yee,项目领导人和科学家材料研究与工程研究所(IMRE),他们概念化识别气体立即从远处。

“我们的设备可以远程工作,所以激光相机的操作和分析的化学物质可以安全地在远处。这是特别有用,当我们不知道如果气体对人体健康有害,“凌教授协会解释说,部门负责人在南大化学和生物化学。

激光在实验测试工作10米远,可以改造达到进一步的距离。另一个可能的方法是使用芯片捕获气体,随后分析了用激光。

敏感和准确的结果

在实验中,研究小组表明,该设备能识别空气分子如聚芳碳氢化合物(PAH),包括苯、萘和衍生品的无色工业空气污染物高度致癌的。

它可以探测物质多环芳烃的含量在大气中的浓度以及执行连续监测的浓度等不同类型的气体在大气中二氧化碳(CO2),这可能是一个有用的应用程序在许多工业环境。

中使用的激光设备的能源强度50 miliwatts,超过七次弱于其他应用程序的拉曼光谱。这使得系统操作更安全,更节能。

通过NTUitive,南大的创新和企业公司,团队已经申请专利,目前商业化的技术用于污染监测、化学救灾,以及其他工业用途。

参考
跟踪空气分子从远处:三维有机Framework-Surface-Enhanced喇曼散射对峙和实时大气监测平台。Gia Chuong Phan-Quang、杨Ningchen Hiang Kwee李,霍华德·易风扇Sim Charlynn谢尔林KohYa-Chuan花王,赵Cai Wong埃迪名叫Ming Tan Yue-E苗,魏粉丝,Tianxi LiuIn绮Phang,邢凌易。ACS Nano2019, https://doi.org/10.1021/acsnano.9b06486。

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