近日,歐洲空間局資助的一個科研團隊用蜘蛛絲替代傳統(tǒng)的光學(xué)纖維來制造光學(xué)傳感器,這種光學(xué)傳感器可用于搜尋生物過程產(chǎn)生的微量氣體。這將可以檢測出微生物代謝釋放出的少量氨,同時又對火星大氣中大量的二氧化碳不敏感。
團隊負責(zé)人、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的呂克·提萬納茲說,傳統(tǒng)光纖是由石英玻璃制成的,其化學(xué)惰性使它們很難成為良好的化學(xué)傳感器,而蜘蛛絲的光學(xué)性質(zhì)可以通過化學(xué)物質(zhì)進行很大的修改。某些特定分子的存在會導(dǎo)致蛛絲分子中的氫鍵斷裂,從而使通過的光束發(fā)生偏振變化,但這僅適用于極性分子(分子的電荷分布不對稱),如氨;而非極性分子,如二氧化碳則不會引起反應(yīng)。
提萬納茲和他的團隊利用雌性棒絡(luò)新婦蜘蛛的拖牽絲進行了測試。他們發(fā)現(xiàn),蛛絲光纖可以很好地傳輸包括可見光和紅外光在內(nèi)的光束,波長最長可達到大約1400納米。其中,900納米波長紅外光的傳輸最佳,光纖損耗為每厘米4分貝,雖然比二氧化硅光纖損耗高出許多,但這一數(shù)值可被降低至每厘米0.2分貝,足以應(yīng)用于感應(yīng)測量領(lǐng)域。
提萬納茲表示,這種蛛絲傳感器還有更實際的應(yīng)用,比如可用于監(jiān)視工業(yè)過程或用作汽車傳感器,因為它們不像那些依靠不可逆化學(xué)過程的傳感器一樣需要定期更換。他希望建立一個測量數(shù)據(jù)庫,將光束發(fā)生的變化與相關(guān)化學(xué)物質(zhì)一一對應(yīng)。他認(rèn)為,可以通過使用人造絲或者在蛛絲中摻雜其他化學(xué)物質(zhì),來提高傳感器的靈敏度。