当今科技的发展要求材料的超微化、智能化、元件的高集成、高密度存储和超快传输等特性，为纳米科技和纳米材料的应用提供了广阔的空间。

利用纳米技术制作的传感器，尺寸减小、精度提高、性能大大改善，纳米传感器是站在原子尺度上，从而极大地丰富了传感器的理论，推动了传感器的制作水平，拓宽了传感器的应用领域。纳米传感器现已在生物、化学、机械、航空、军事等领域获得广泛的发展。

纳米传感器概览

纳米是一个长度单位，1纳米是1米的10亿分之一，相当于一根头发直径的8万分之一。纳米科技是指在0．1～100纳米尺度上研究物质的特性、相互作用以及利用这种特性开发相关产品的一门科学技术。纳米技术研究的是以控制单个原子、分子来实现设备特定的功能，是利用电子的波动性来工作的。研究和开发纳米技术的目的，就是要实现对整个微观世界的有效控制。

纳米传感器即是形状大小或者灵敏度达到纳米级，或者传感器与待检测物质或物体之间的相互作用距离是纳米级的。纳米技术传感器主要包括纳米化学和生物传感器、纳米气敏传感器和其他类型的纳米传感器（压力、温度和流量等）。

气敏传感器上和敏感气体接触的表面附着了一层纳米涂层作为敏感材料，用于改善传感器的灵敏度和性能。用零维的金属氧化物半导体纳米颗粒、碳纳米管及二维纳米薄膜等都可以作为敏感材料构成气敏传感器。

纳米气敏传感器的研究中，主要方向之一是在气体环境中依靠敏感材料的电导发生变化来制作气敏传感器。在这些纳米敏感材料中加入贵重金属纳米颗粒（例如Pt和Pd） ，大大增强了选择性，提高了灵敏度，降低了工作温度。纳米气体传感器另一个主要方向是用多壁碳纳米管制作气敏传感器。碳纳米管独特的性质及制备工艺得到了广泛的研究，而多壁碳纳米管具有一定的吸附特性，由于吸附的气体分子与碳纳米管发生相互作用，改变其费米能级引起其宏观电阻发生较大改变，通过检测其电阻变化来检测气体成分，可用作气敏传感器。

纳米技术引入化学和生物传感器领域后，提高了化学和生物传感器的检测性能，并促发了新型的化学和生物传感器。因为具有了亚微米的尺寸、换能器、探针或者纳米微系统，该种传感器的化学和物理性质和其对生物分子或者细胞的检测灵敏度大幅提高，检测的反应时间也得以缩短，并且可以实现高通量的实时检测分析。

利用纳米材料制成极为灵敏的生物和化学传感器，可以对癌症、心血管疾病等进行早期诊断；利用碳纳米管和其他纳米微结构的化学传感器能够检测氨、氧化氮、过氧化氢、碳氢化合物、挥发性有机化合物以及其他气体，与具有相同功能的其他分析仪相比，它不仅尺寸要小而且价格也便宜。

纳米制造是个问题

当谈到制造过程时，纳米制造似乎是革命性的，因为它具有操纵原子的能力，而原子是宇宙的基础。纳米技术的发展始于1981年，当时出现了第一台能够“看到”单个原子的扫描隧道显微镜。但这也带来了一些问题。但是，目前纳米传感器的生产仍存在许多问题，比如需要使用高温塑料作为基材，并且在制备过程中还会产生大量的废品。这些问题给其应用和推广带来了很多限制。

纳米技术和它的创造带来的三个主要问题是：

成本（太高）—到2025年，纳米技术市场预计将达到223亿美元。所有这些创新的成本是多少？纳米技术将改变我们的未来。但是，这个世界上没有什么是免费的，尤其是革命性的技术进步。要逐个组装一个原子或逐个除去一个原子，需要大量昂贵的材料、设备和技术，因为纳米加工无法用手完成。

时间(太长)——创建纳米特性(或纳米技术)有很多步骤，这可以解释它的复杂性。问题是，这些步骤并不容易，它们是复杂和耗时的。

复杂性(过于复杂)——分子或原子必须以高度精确的方式排列，以建立设计好的纳米特征。机械手需要将单个原子置于设计的位置，以产生所需的结构。在制造过程中，需要基础设施来对每个小特征进行成像、分析和操作。这不是一个容易的步骤，正如前面所解释的，需要大量的时间和金钱。毫无疑问，纳米制造是一个复杂的过程。

开创纳米传感器的新型制造方法

近日，麦考瑞大学（Macquarie University）的工程师们开创了一种生产纳米传感器的新方法，这种方法大大降低了碳密集度，降低了成本，提高了效率和多功能性，大大改进了这一价值数万亿美元的全球行业的关键工艺。研究小组找到了一种方法，只需一滴乙醇就能处理每个传感器，而不是将材料加热到高温的传统工艺。他们的研究成果最近发表在《先进功能材料》杂志上。

论文通讯作者、麦考瑞大学工程学院纳米技术实验室主任努申-纳西里（Noushin Nasiri）副教授说：“纳米传感器通常由沉积在传感器小表面上的数十亿纳米粒子组成，但这些传感器在首次制造时大多不起作用。”纳米粒子通过微弱的天然键组装成一个网络，纳米粒子之间的间隙过大，无法传输电信号，因此传感器无法工作。纳西里副教授的团队是在改进紫外线传感器时发现这一发现的，紫外线传感器是“太阳观察”背后的关键技术，纳西里也因此入围了2023年尤里卡奖决赛。

纳米传感器由多层纳米颗粒组成，具有巨大的表面积比，因此对所要检测的物质高度敏感。但是，大多数纳米传感器都要经过耗时耗能的12小时加热过程，利用高温将纳米粒子层熔合，形成通道，让电子穿过各层，这样传感器才能有效工作。

“熔炉会破坏大多数基于聚合物的传感器，而含有微小电极的纳米传感器（如纳米电子设备中的电极）则会熔化。许多材料目前都不能用来制造传感器，因为它们不能耐热。”纳西里副教授说。然而，麦考瑞团队发现的新技术绕过了这一热量密集型过程，使纳米传感器可以用更广泛的材料制成。纳西里副教授说：“在传感层上添加一滴乙醇，而不将其放入烤箱，这将有助于纳米粒子表面的原子移动，纳米粒子之间的间隙也会随着粒子的相互结合而消失。我们的研究表明，乙醇大大提高了传感器的效率和响应速度，超过了加热 12 小时后的效果”。

这项研究的第一作者、研究生陈杰登（Xiaohu）在清洗坩埚时不小心将一些乙醇溅到了传感器上，而这种情况通常会破坏这些敏感设备，因此他发现了这种新方法。

陈说：“我以为传感器被毁了，但后来发现，这个样品的性能超过了我们做过的其他所有样品。纳西里副教授说，这次事故可能给了他们灵感，但这种方法的有效性取决于确定所用乙醇的确切体积的艰苦工作。”“当杰登发现这一结果时，我们又非常仔细地尝试了不同量的乙醇。他反复试验，以找到有效的方法，"她说。"3 微升太少了，没有任何效果；10 微升太多了，会把传感层抹掉；5 微升刚刚好！”

该团队的这一发现正在申请专利，有可能在纳米传感器领域引起巨大轰动。

毫无疑问，纳米技术是我们世界的未来。它已经影响并塑造了医疗、环境和安全行业，而且还将进一步影响。我们对纳米的概念还很陌生，所以还有整个宇宙等着我们去发现。与纳米技术一起，改变世界。

文章来源： 科创板日报，股往金来财经，嘉准传感器