单分子制成灵敏的压力和力传感器 – 物理世界

澳大利亚的研究人员已经检测并控制了单个分子形状的变化，以响应所施加的机械力。这一壮举可以促进电子行业小型化植入式压力传感器和加速度计的开发。

所讨论的分子，bullavene，是一种碳氢化合物，化学式为 C₁₀H₁₀。重要的是，它是压阻式的，这意味着它的电阻会随着机械应变而变化。在布拉文的例子中，当分子在不同的可能形状或异构体之间发生变化时，就会发生这种应变，从而改变其原子之间的连接性并产生可测量的电阻变化。

研究人员选择探索 Bullavene 的压阻行为，因为它由于称为构成和构象异构的过程而经历了异常大的形状变化。 “前者涉及键合拓扑的重新排列，而后者涉及分子的简单‘翻转’，”解释道 杰弗里·雷默斯，一名化学家 悉尼科技大学 谁一起领导了这项研究 纳迪姆·达尔维什 of 科廷大学, 丹尼尔·科索夫 of 詹姆斯·库克大学 和 托马斯·法伦 的 纽卡斯尔大学.

为了测量 Bullavene 电阻的变化，研究小组使用称为二芳基的化学附件将分子与相距 7 至 15 埃的金触点结合。当这些金触点移动时，分子仍然与它们结合，但它所经历的机械应变导致它形成具有不同形状的新异构体。这种形状变化改变了通过分子的电流，研究人员能够使用扫描隧道显微镜测量这些变化。

微型传感器和毫秒时间尺度

压敏电阻器已广泛应用于一系列应用中，包括电子设备中的振动探测器、智能手机中的计步器、汽车安全气囊触发器和植入式医疗传感器。由于 Bullavene 分子非常小，因此它们可用于创建这些传统设备的小型化版本。达尔维什说，基于布拉文的传感器还可以检测其他化学物质或生物分子（例如蛋白质或酶）的存在，这对于检测疾病可能很重要。

可穿戴压力传感器扩展了其范围

研究人员详细介绍了他们的工作 自然通讯，说他们可以设想创建小至 3 至 100 nm 的设备² 只需测量阻力的变化即可检测外力和压力。 Kosov 补充道，另一个有用的功能是压敏电阻可以以 800 Hz 的频率振荡，这意味着它们可以用来监控毫秒时间尺度上发生的过程。

该团队下一阶段的工作将涉及将该技术从昂贵的显微镜实验转移到廉价的传感平台上。 “这将要求我们开发纳米电极传感器，其活性元素是我们的变形分子，”达尔维什说 物理世界.

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/single-molecule-makes-a-sensitive-pressure-and-force-sensor/