水中铅污染再微弱 最新传感器也可检测

2019-10-28 11:35 行业报道   来源:科技日报

导读近日,印度和新加坡的研究团队研发出一种高灵敏度的便携式传感器,即使水中铅含量再微弱——仅为0.018ppb(ppb为十亿分之一)的含量,也能成功检测出来。相关研究报告发表在最新一期《电气与电子工程师协会电子器件通讯》杂志上。  

近日,印度和新加坡的研究团队研发出一种高灵敏度的便携式传感器,即使水中铅含量再微弱——仅为0.018ppb(ppb为十亿分之一)的含量,也能成功检测出来。相关研究报告发表在最新一期《电气与电子工程师协会电子器件通讯》杂志上。

科学已证实,被铅离子污染的饮用水,会对人类健康产生严重威胁。鉴于此,印度理工学院焦特布尔分校与新加坡材料研究与工程研究所的研究人员开发了一种新型传感器,其以硅片为基础,在其上生长氮化镓和氮化镓铝。

此前,氮化镓和氮化镓铝的晶体结构和硅不同,因此在硅上生长存在一定障碍。而团队为制造一层无应力的氮化镓,在硅片基底上制造了5层氮化镓和氮化镓铝。随后制造出允许电子流动的源极和漏极,并由栅极(类似于阀门)来调节电子流动。在氮化镓和氮化镓铝的顶端相交的位置,形成了二维电子气,即电子从源极转移到漏极的导电层。当有铅离子吸附在栅极上时,电流会增加,增幅由吸附的铅离子量决定,因此检测电流变化,就可以知道铅离子的浓度。

传感器十分灵敏,即使水中铅浓度只有0.01ppb,电流也会有所增加。如果水中存在汞、铜、锌、镉和铬等其他金属离子,传感器也可以在4秒内对铅离子作出响应。这种传感器还可反复使用,用水清洗后传感器检测铅的时间也没有受到影响。

目前,研究团队已经使用15个自来水和湖水样本对传感器进行检验,其结果均与使用标准技术检测结果一致。

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