納米傳感器，讓你擁有超強的嗅覺

《聞香識女人》（Scent of a Woman）的男主告訴你，僅憑一個好鼻子，嗅出女伴的香水味，就能判斷出對方的身高發(fā)色甚至眼睛……撩妹到飛起。

當(dāng)然，除了這種高端操作，嗅覺的其他作用也早已滲透到人們生活的各個方面，其中最常用到的一項，就是判定食物的好壞了。

探測腐肉，你的鼻子落伍了

比如，肉的腐爛變質(zhì)，大多是微生物滋生造成的。這些微生物會一邊“大快朵頤”，一邊“大放臭屁”，分解肉中的蛋白質(zhì)，釋放出氨氣、腐氨、尸氨等氣體分子——光看名字，就能感受到它們的“深深的惡意”了。

打開冰箱，一旦嗅到這些不友好的氣息，警覺的大腦就會告訴你必須拋棄那塊“珍藏已久”的肉了。

但是，在腐敗剛剛開始發(fā)生時，這些氣味可能并沒有那么明顯，很多人甚至察覺不到。吃下這樣的肉類，仍會對人們的健康造成不良影響。那么，我們怎樣才能知道冰箱里的那塊肉何時腐壞呢？

為了解決這個問題，來自中國和美國的科學(xué)家們，做了這樣一個有意思的嘗試——利用納米傳感器，實時監(jiān)測“腐敗氣體”的濃度，這樣就能知道肉在何時“大限將至”了。

他們發(fā)現(xiàn)一種名叫“對甲苯磺酸鐵六水合物”的試劑，對這些“臭氣”十分敏感。于是，就將這種試劑摻雜進聚苯胺編制成的納米網(wǎng)絡(luò)中——聚苯胺是一種很神奇的高分子材料，不僅化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，關(guān)鍵是還能導(dǎo)電，所以廣泛用在電池和傳感器中。

把這種納米級的“探臭”材料和設(shè)計好的微型電路拼裝起來，就做成了“腐肉”納米傳感器。使用時，將傳感器和肉放在一起，傳感器一旦探測到空氣中的“臭氣”分子，就會產(chǎn)生一個電信號，電信號被特定的芯片接受處理，再通過電波發(fā)送至手機。

這樣，要是肉壞了，手機就能提醒你，“扔了吧，不能吃了”。

目前，這種納米傳感器的檢測精度可以達到5ppm，也就是說，100萬份空氣分子中有5份臭氣分子，它就能探測出來。人類的嗅覺和它相比，那簡直就是“弱爆了”。

緝毒防爆，誰更勝一籌？

當(dāng)然，你可能會說，對鑒別腐肉這種小事兒自己還是有自信的，根本不需要高科技出馬，但對于那些超出人類嗅覺范圍的危險物品——比如毒品和炸彈，可能再自信也無能為力了，這時候就輪到我們的得力助手——汪星人沖鋒陷陣了。

狗狗大約有3億個嗅覺細胞，是人類的60倍。經(jīng)過訓(xùn)練的警犬們，對于特定氣味的辨別能力更強。在超強嗅覺的加持下，警犬們?yōu)楸Ｗo人類的安全立下了“汗狗功勞”。

比如，在2017年非洲尼日利亞的一場大型婚禮上，一只警犬就撲倒了一名懷揣炸藥恐怖分子，隨后炸藥引爆，警犬與恐怖分子同歸于盡，但在場的數(shù)百名來賓卻保住了生命?[2]。

然而，狗狗再英勇，也有自身的極限。比如一座機場，只會安排數(shù)量有限的幾只警犬，就算給它們加班加點加雞腿，也不能聞遍所有的行李。而且，即便是警犬，偶爾也會有“小情緒”和“掉鏈子”。

比如去年，美國中情局就開除了一只名叫Lulu的嗅探犬，因為這狗“對找炸彈欠缺興趣”[3]。再比如，網(wǎng)上曾經(jīng)有個段子，講到有個人過海關(guān)時，警犬對他狂吠，周圍安檢人員立刻警戒，就差把人當(dāng)場按倒了。后來開箱檢查，發(fā)現(xiàn)里面裝著兩包牛肉干……

于是，來自于以色列的一家初創(chuàng)企業(yè)，另辟蹊徑，做了一款可以在機場使用的快速安檢設(shè)備，原理就是通過納米傳感器來探測“炸藥、毒品和大量現(xiàn)金”。

公司的首席科學(xué)家——馬坦?巴拉米（Matan Barami），是一位納米科學(xué)家。他對自己的產(chǎn)品信心十足， “和犬相比，我們出錯的次數(shù)少很多”[4]。

與腐肉相似，炸藥也會“時刻散發(fā)獨特的小分子”。我們姑且把這些叫做“氣味分子”吧。巴拉米就是尋找到了探測炸藥“氣味分子”的方法。

最著名的TNT炸藥，它的“氣味分子”就是一些含有硝酸根的分子。巴拉米發(fā)現(xiàn)“3-氨基丙基三乙氧基硅烷”這種材料，對TNT的“氣味分子”十分敏感。

隨著研究的深入，他們發(fā)現(xiàn)除了TNT，每種常見的炸藥都可以被某種特定的材料探測到。比如，用“4-氨基-3，3-二甲基丁基三乙氧基硅烷”來探測RDX，用“N-（2-氨基乙基）-3-氨基丙基三甲氧基硅烷”來探測HMX。其中，RDX是著名的“C4炸藥”的主成分；而HMX，常被用來作為核武器的起爆炸藥。

一種炸藥對應(yīng)一種探測材料，就好像對聯(lián)中的“天對地，雨對風(fēng)，大陸對長空”一樣工整。將這一眾探測材料都集中到納米傳感器中，來個“大合體”，就可以實現(xiàn)一件裝置測出多種爆炸物的功能。

以色列國防部對這項技術(shù)大感興趣。畢竟，位于他們首都的本·古里安機場，是世界上最受恐怖分子“歡迎”的機場。

當(dāng)然，不只是炸藥，各種毒品也有自己特定的“氣味”，只要找到合適的探測材料就行。

除了炸藥和毒品，據(jù)說這家公司的納米傳感器還能檢測出大量現(xiàn)金的存在，它能夠感受到傳說中的“金錢散發(fā)的氣息”。

疾病診斷，“納米鼻”大顯神技

除了安檢的本領(lǐng)，納米傳感器在疾病診斷方面也是潛力巨大。

在以色列的另一家機構(gòu)——以色列理工學(xué)院，納米科學(xué)家Hossam Haick在開發(fā)一項名為“納米鼻”（NA-NOSE）技術(shù)，他的目標就是幫人檢測疾病。這項技術(shù)只需要患者吹口氣，就可以對潛在的疾病進行判斷。

原來，很多疾病除了會給我們帶來身體的不適，還會揮發(fā)出特定的有機化合物。Haick教授的研究核心，就是讓納米傳感器捕捉到這些“疾病的氣味”。

最近，Haick教授在一篇論文中將納米傳感器和人工智能相結(jié)合，讓這兩項人類的頂尖科技相互加持，大幅提升了疾病檢測的效率和準確性。潛在的患者只需要吹一口氣，機器就能同時對17種疾病進行識別——包括帕金森癥、過敏性腸炎、2種胃病、2種血液病、3種罕見病以及8種癌癥。

目前，研究人員正努力把這項技術(shù)的價格降低，并嘗試將檢測設(shè)備向微型化發(fā)展。說不定若干年后，你不必再去醫(yī)院排隊，而是對著手機吹口氣，就能做一次全面的體檢了。

總之，從聞腐肉到過安檢，抑或近乎“神跡”的疾病檢測，納米傳感器都在悄然改善著我們的生活。

也有人覺得“納米技術(shù)”有很多還僅僅是論文，未經(jīng)過“發(fā)酵”。實際上，拂去表面的一層“泡沫”，你會發(fā)現(xiàn)，也有很多學(xué)者，正在安心地釀著“啤酒”。?