图片描述：麻省理工学院的研究人员研发的无线化学传感器。图片来源：MelanieGonick麻省理工学院化学家通过使用一种简单的、能够被智能手机读取的传感器，发明了一种无线检测有害气体和环境污染物的新方法。这些廉价的传感器应用广泛，使我们监控公共场所或检测仓库里腐烂的食物变得更加容易。通过使用该系统，研究人员证明了他们可以在其他气体中检测出气态氨、过氧化氢和环己酮等气体。麻省理工学院化学院教授Timothy Swager说：价格便宜是这些传感器的亮点之一。你可以直接将它们放在需要检测的地方，然后进行数据读取就可以了。不需要线路连接，也不用电。尽可能地发挥你的想象力，尽可能地让它达到你的预期，为你服务。作为本文的资深作者，Swager在2014年12月8日的Proceedings of the National Academy of Sciences杂志上发表了这一新发现。化学专业研究生Joseph Azzarelli则是该论文的第一作者，其他合著者包括博士后Katherine Mirica和前麻省理工学院博士后Jens Ravnsbaek。多功能气体检测多年来，Swager的实验室一直在研制基于化敏电阻器的气体探测传感器，该传感器由改造后的一些简单电路组成。当面对一个特定的化学制品时，阻值会发生变化。测量阻值的变化可以检测目标气体是否存在。与商用化敏电阻器不同的是，Swager实验室研制的传感器几乎不需要能量也可在室温环境下运行。Swager说：这将使人们在许多不同的设备和不同的环境中使用到传感器。新型传感器由改装后的近场通信（near-field communication，NFC）标签组成，这些标签接收来自读取设备的小功率，作为无线可寻址的条形码，主要用于跟踪产品，例如工厂或仓库供应链环节里汽车和药品的跟踪。近场通信标签可被任何支持通信功能的智能手机读取。通过无线电频率（13.56MHz）发送磁场短脉冲的形式，引导标签电路上的电流将信息传送到电话中。为了适应这些标签的运行，麻省理工学院的研究小组首次通过穿孔扰乱了电子电路。然后，他们使用可以检测特定气体的碳纳米管连接器来重新连接电路。在这种情况下，研究人员使用他们在2012年研制的一种自动铅笔，即把普通的铅笔芯用一个压缩碳纳米管粉末来代替，然后把它们画在标签上来添加碳纳米管。团队把修改后的标签称作CARDs，也就是化学物质驱动的谐振器件（chemically actuated resonant devices，CARDs）的首字母缩写。当碳纳米管绑定到目标气体后，导电能力会发生变化。同时，转化无线电频率的能量可转移到设备上。当智能手机发送声脉冲至CARD，只要能以传输的无线电频率接受充足的电，该设备就有反应，并借助电话来确定电路是否已经改变、气体是否存在等。当前CARD的版本中，每一个设备只能检测一种类型的气体，但电话可以读取多种CARD设备，以此得到许多不同气体及其每百万的浓度数据。使用当前版本的技术，电话必须在5厘米以内的CARD设备上进行读取，但Azzarelli目前正使用蓝牙技术以扩大操作范围。广泛应用研究人员已经为该传感技术申请了专利，并正在探索可应用的领域。鉴于该设备廉价、智能手机可读取等优点，它们几乎可以应用在任何地方，比如：在室内检测爆炸物和其他有害气体，或在户外监测环境污染物。据Swager表示，个人电话收集数据后，信息可以上传到无线网络并与其他手机的传感器数据结合，从而覆盖更广的范围。研究人员同时在研究是否可以把CARD设备集成到智能包装上来，这样就可以检测出变质的食物或受到污染的产品。Swager实验室之前研发出的一种传感器可检测发出水果成熟信号的乙烯气体。Azzarelli谈到：CARD设备也能够与放射量测定器配套使用，通过测量工人所处环境中的气体量，进一步确保生产厂工人的安全。由于它成本低、可随用随丢、易与电话连接，因此我们认为它们能够像徽章一样便于携带，并且在早晚进行检测的时候都能够发送声脉冲。