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叶建山:电化学传感器发展步入“春天”

2014-08-14 08:24
棒棒书香
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  (2)操作简单、选择性好、灵敏度高和多元素同时检测

  纳米材料,比如碳纳米管、金纳米颗粒等,处于宏观体系和微观体系之间的过渡区域,是由数目极少的原子或分子组成的原子群。这一结构特征使纳米材料具有独特的微尺寸效应、表面效应和量子效应,表现出不同于宏观材料的电化学催化、特殊电子转移性能等。纳米材料在电化学传感器的广泛应用,使电化学传感器在重金属检测中具有操作简单、选择性好、灵敏度高和多元素同时检测的优点,极大的拓宽其在重金属离子监测的应用范围,在重金属痕量分析方法中占有越来越重要的地位。

  “物联网技术,或将是电化学传感器获得大发展的契机”

  Instrument:请您谈谈电化学传感器的未来发展前景?

  叶建山教授:电化学传感器具有十分广阔的市场,仅经典的pH传感器,每年全球的市场近100亿美元,另外一种电化学传感器--血糖仪,其市场规模也达到50亿美元以上。随着无线技术、微电子技术和纳米材料的快速发展,电化学传感器在许多领域将获得前所未有的机会,尤其在环境监控、食品安全和原材料质控等领域将有着极广泛的应用前景。

  国家在“十二五”规划发展期间,环保设备和监控领域的市场达5000亿元,并且以每年15%的速度增长。可以预见,利用新技术和新材料,紧密结合中国的市场实际,开发简单、实用、自动化、免维护的传感器,在水质、大气、工业过程监测和健康监控领域将具有十分广阔的市场。

  Instrument:请介绍一下您在电化学传感器领域的相关研究成果情况?

  叶建山教授:我多年来主要从事高灵敏度和高选择性的电化学传感器研究。在新加坡国立大学工作中,主要研制基于碳纳米管等材料的电化学传感器等高端传感器,并参与了新加坡国立大学、新加坡国防科技局和美国麻省理工学院联合的新型纳米传感器和生物传感器等国际领先的研发项目。例如,我们发现,利用强氧化的方法,打开碳纳米管的头部,将功能化基团修饰在碳纳米管的表面,大大提高了碳纳米管的电催化作用和加快电子传递速度,成功发展了阵列微传感器。同时,我们还研制了一系列电化学传感器配套仪器。

  此外,我们还在石墨烯传感材料和传感器研发方面取得了国际领先的进展。石墨烯是2004年才被发现的一种新型二维平面纳米材料, 其特殊的单原子层结构决定了它具有丰富而新奇的物理性质。过去几年中, 石墨烯开始超越碳纳米管成为备受瞩目的国际前沿和热点,是新材料和凝聚态物理等领域的新增长点,发现者因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。相应的各国投入了大量的科研力量到石墨烯的研究和产业化工作中,而我们也已经掌握了合成石墨烯纳米材料的多项核心技术。

  Instrument:请谈谈此次广州开发区政府给予1500万资助的“物联网中的微纳米环境监测系统”项目前景、目前进展以及预期目标情况?

  叶建山教授:物联网是“十二五”期间我国重点发战略性新兴产业之一。据不完全了解,目前全国已有28个省市将物联网作为新兴产业发展重点之一。广东省政府2010年12月发布了《关于加快发展物联网建设智慧广东的实施意见》,《广州市“十二五”信息化发展规划》也计划5年内广州物联网产业产值将达千亿元。《物联网“十二五”发展规划》明确提出加快推进重点行业和重点领域的物联网先导应用。

  我们“物联网中的微纳米环境监测系统”项目希望抓住这个契机,为我国物联网产业做出自己的贡献,也使企业有飞跃式的发展。和3G网络结合,我们计划构建全面的智慧型环境和健康监测无线传感网,实现检测的远程传送、反馈、监控。

  传感器处在物联网金字塔的塔座,所以我们项目重点发展的基于碳纳米管和石墨烯的纳米传感器,致力于研究、开发和制造基于新型纳米传感器的环境保护、分析测试等领域的高端产品,如pH传感器、气体分子传感器、分子传感器和水体毒性传感器等,从而提供全面、专业的环境和健康应用解决方案及服务。

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