利用动物超强嗅觉研制人造化学传感器

朱崇恺

有些动物的嗅觉功能超强。它们以如此敏感的方式探索、诠释和理解它们的世界，以至于人们让警犬入伍帮助解决犯罪问题，或者使用医犬通过呼吸发现癌症。佐治亚理工学院的科学家们现在正在寻找动物超级嗅觉背后的秘密，以此开发可用于从食品安全到国家安全等各种任务的人造化学传感器。

大象在用鼻子搜寻食物

工作始于一场竞争。为了开发一种可识别不同品种奶酪的传感器，科学家们转向大自然寻求指导。他们前往亚特兰大动物园，比较不同动物（从老鼠到大象）的嗅闻方式。佐治亚理工学院的博士候选人托马斯·斯宾塞说：“我们想要测量动物在试图找到新的食物来源或感兴趣的东西时的嗅闻频率。”通过审查数据，他們发现，随着体形的增加，动物的嗅探速度会降低;换种说法，老鼠比大象嗅得更快。利用这一发现，他们设计了定制的泵，以与动物嗅探相同的频率来回引入空气，以更可控的方式在化学传感器周围移动气流。

由于气味是看不见的，该团队使用风洞实验和计算机模拟来分析气味粒子如何在空气中移动。此外，他们还实时收集传感器信息，以了解化学化合物在空间和时间的变化。虽然最初设计的传感器是用来区分不同品种的奶酪，但其设备背后的基本原理可用于许多不同的应用。