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科学家用3D打印飞蛾触须高效检测危险化学物质

导读: 日前,美国佐治亚理工学院和橡树岭国家实验室的研究人员联合3D打印出一种北美洲多音天蚕蛾的羽毛状触须。成功复制这种像箭一样的结构意味着研究人员现在能研究飞蛾触须的特性,而不用从活蛾头上摘取触须。

  日前,美国佐治亚理工学院和橡树岭国家实验室的研究人员联合3D打印出一种北美洲多音天蚕蛾的羽毛状触须。成功复制这种像箭一样的结构意味着研究人员现在能研究飞蛾触须的特性,而不用从活蛾头上摘取触须。这项研究有可能催生能被动“嗅到”危险物质的存在的传感器。

  在一个危险环境中,人造传感器可能需要几分钟才能检测出空气中的有毒气体或爆炸物。然而,飞蛾能在几秒钟内探测到爆炸信息素。

  为了复制这种本能,佐治亚理工学院和橡树岭国家实验室的研究人员联合3D打印出一种北美洲多音天蚕蛾的羽毛状触须。这项研究有可能催生能被动“嗅到”危险物质的存在的传感器,已经在线发表,题为《充当收集气味的预浓缩器的人造飞蛾触须》。

  在自然界中,飞蛾和其他昆虫利用敏锐的嗅觉来寻找食物和伴侣。根据最近的一项研究,化学信息素的使用在动物界非常普遍,而飞蛾则是这方面的大师。据观测,一些飞蛾能追踪浓度仅为十亿分之几的信息素,在500米到4千米的距离之间定位雌性。

  它们触须的长度通常不超过几厘米,这一点将其与当前的人造传感器区分开来。为此目的而设计的预浓缩器很难收集足够的气味,以供准确读取信息。有了3D打印复制触须,研究人员能大大缩短收集气味样品所花的时间。

  研究人员用一个Nanoscribe3D光刻系统1比1地复制了一只多音天蚕蛾的触须。Nanoscribe3D打印机使用光反应树脂,能打印尺寸跟两三根人的头发的宽度一样的对象,也就是一两百微米。之前,这款机器被用来制造微型游泳者和设备,以帮助直接在体内治疗癌症。

  研究人员单独设计了飞蛾触须的每个部分(茎、须和感器杆),以获得从空气中收集分析物的完美形状。

  成功复制这种像箭一样的结构意味着研究人员现在能研究飞蛾触须的特性,而不用从活蛾头上摘取触须。这个3D打印触须也是未来用于检测气体泄漏或非法、危险物质的装置的一个概念证明。


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