高精度纳米传感器的作用？

纳米传感器的潜在应用包括药物，污染物和病原体的检测以及监测制造过程和运输系统。通过测量物理性质（体积，浓度，位移和速度，重力，电和磁力，压力或温度）的变化，纳米传感器可以在分子水平上区分和识别某些细胞为了提供药物或监测人体特定部位的发育。

而根据信号转导的类型，纳米传感器主要分成光学，机械，振动和电磁这几类。在以下的应用说明中将会体现这几类传感器。

医疗生物：

纳米传感器的一个示例涉及使用硒化镉量子点的荧光特性作为传感器来发现体内肿瘤。然而，硒化镉点的不利之处在于它们对身体有剧毒。结果，研究人员正在研究由另一种毒性较小的材料制成的替代点，同时仍保留某些荧光特性。特别是，他们一直在研究硫化锌量子点的特殊好处，尽管它们的荧光性不如硒化镉，但可以用包括锰和各种镧系元素在内的其他金属来增强。此外，这些较新的量子点与靶细胞结合时会发出更多的荧光。

纳米传感器的另一个应用涉及在IV线中使用硅纳米线来监测器官健康。纳米线对检测痕量生物标志物很敏感，这些标志物通过血液扩散到IV线中，可以监测肾脏或器官衰竭。这些纳米线将允许连续的生物标志物测量，这在时间敏感性方面提供了优于传统生物标志物定量测定法（例如ELISA）的一些好处。

纳米传感器还可用于检测器官植入物中的污染。纳米传感器被嵌入植入物中，并通过发送给临床医生或医疗保健提供者的电信号检测植入物周围细胞中的污染。纳米传感器可以检测出被细菌污染的细胞是否健康，发炎。

当前，纳米传感器已经确立了自己在生物学应用中的卓越传感技术的地位。在生物成像中尤其如此，比如以上提到的纳米传感器可以高灵敏度地测量分子的荧光。

但是，由于对纳米传感器的不利影响以及纳米传感器的潜在细胞毒性作用的了解不足，因此对于用于医疗行业的纳米传感器的标准制定有严格的规定。另外，可能存在高昂的原材料成本，例如硅，纳米线和碳纳米管，这阻碍了需要扩大规模实施的纳米传感器的商业化和制造。为了减轻成本的缺点，研究人员正在研究制造由更具成本效益的材料制成的纳米传感器。由于纳米传感器的尺寸小且对不同的合成技术敏感，因此可重复生产纳米传感器还需要很高的精度，这会产生其他技术难题。

环境监测：

纳米传感器具有监测和分析环境样品中发现的微生物和有毒化学化合物的强大能力。纳米材料可用于增强电化学传感器和离子选择电极（ISE）的灵敏度，这是用于检测水性样品中痕量金属，硝酸盐，磷酸盐和农药的常规技术。纳米传感器还具有实时测量的能力，这对于环境监测应用而言是非常有价值的特性。

许多应用专注于在特定环境中检测各种分子。但是，纳米传感器也可以用于检测电磁辐射。一个示例是使用氧化锌纳米棒或氧化锌纳米线来检测低水平的紫外线辐射。纳米线通常用于电磁辐射感测应用，因为它们会改变其电阻状态并引起对电磁射线的可测量响应。纳米线也可以并联使用，其中电子跨所有纳米线级联并提供快速有效的响应。

国防军事：

整体而言，纳米科学在国防和军事领域具有巨大的应用潜力。应用包括化学检测，净化和法医。然而，这些纳米传感器的应用目前大部分仍在研究和开发中。

正在开发用于国防应用的某些纳米传感器包括用于检测爆炸物或有毒气体的纳米传感器。这种纳米传感器的工作原理是，可以使用例如压电传感器根据气体分子的质量来区分它们。如果气体分子吸附在检测器的表面，则晶体的共振频率会发生变化，并且可以将其测量为电特性的变化。此外，用作栅极电位计的场效应晶体管，如果其栅极对它们敏感，则可以检测到有毒气体。

在类似的应用中，纳米传感器可用于军事和执法服装和装备。海军研究实验室的纳米科学研究所已经研究了用于纳米光子学和鉴定生物材料的量子点。当与分析物（例如有毒气体）接触时，层叠有聚合物和其他受体分子的纳米颗粒会改变颜色。这会警告用户他们处于危险中。其他项目包括将衣服嵌入生物传感器，以传递有关用户健康和生命的信息，这对于监视战斗中的士兵很有用。

令人惊讶的是，为国防和军事用途制造纳米传感器时，一些最具挑战性的方面本质上是政治上的，而不是技术上的。许多不同的政府机构必须共同努力分配预算，共享信息和测试进度；在如此庞大和复杂的机构中，这可能是困难的。此外，签证和移民身份可能成为外国研究人员的问题-由于主题非常敏感，有时可能需要政府批准。

最后，目前还没有关于纳米传感器测试或传感器行业中应用的明确定义或清晰的法规，这增加了实施的难度。纳米传感器还用于检测糖块以及检查人体癌组织。