双色球四等奖奖金:拥有超强的嗅觉,是一种怎么样的体验?

拥有超强的嗅觉,是一种怎么样的体验?
2018年07月11日 09:26 新浪科技综合

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  来源:我是科学家iScientist、

  原标题:拥有超强嗅觉,是怎样一种体验?

  《闻香识女人》(Scent of a Woman)的男主告诉你,仅凭一个好鼻子,嗅出女伴的香水味,就能判断出对方的身高发色甚至眼睛……撩妹到飞起。

《闻香识女人》剧照《闻香识女人》剧照

  当然,除了这种高端操作,嗅觉的其他作用也早已渗透到人们生活的各个方面,其中最常用到的一项,就是判定食物的好坏了。

  探测腐肉,你的鼻子落伍了

  比如,肉的腐烂变质,大多是微生物滋生造成的。这些微生物会一边“大快朵颐”,一边“大放臭屁”,分解肉中的蛋白质,释放出氨气、腐氨、尸氨等气体分子——光看名字,就能感受到它们的“深深的恶意”了。

图片来源:sina.com.cn图片来源:sina.com.cn

  打开冰箱,一旦嗅到这些不友好的气息,警觉的大脑就会告诉你必须抛弃那块“珍藏已久”的肉了。

  但是,在腐败刚刚开始发生时,这些气味可能并没有那么明显,很多人甚至察觉不到。吃下这样的肉类,仍会对人们的健康造成不良影响。那么,我们怎样才能知道冰箱里的那块肉何时腐坏呢?

  为了解决这个问题,来自中国和美国的科学家们,做了这样一个有意思的尝试——利用纳米传感器,实时监测“腐败气体”的浓度,这样就能知道肉在何时“大限将至”了。

  他们发现一种名叫“对甲苯磺酸铁六水合物”的试剂,对这些“臭气”十分敏感。于是,就将这种试剂掺杂进聚苯胺编制成的纳米网络中——聚苯胺是一种很神奇的高分子材料,不仅化学性质稳定,关键是还能导电,所以广泛用在电池和传感器中。

  把这种纳米级的“探臭”材料和设计好的微型电路拼装起来,就做成了“腐肉”纳米传感器。使用时,将传感器和肉放在一起,传感器一旦探测到空气中的“臭气”分子,就会产生一个电信号,电信号被特定的芯片接受处理,再通过电波发送至手机。

  这样,要是肉坏了,手机就能提醒你,“扔了吧,不能吃了”。

纳米传感器捕捉肉变质的分子,并将消息传给手机。图片来源:参考文献[1]纳米传感器捕捉肉变质的分子,并将消息传给手机。图片来源:参考文献[1]

  目前,这种纳米传感器的检测精度可以达到5ppm,也就是说,100万份空气分子中有5份臭气分子,它就能探测出来。人类的嗅觉和它相比,那简直就是“弱爆了”。

  缉毒防爆,谁更胜一筹?

  当然,你可能会说,对鉴别腐肉这种小事儿自己还是有自信的,根本不需要高科技出马,但对于那些超出人类嗅觉范围的危险物品——比如毒品和炸弹,可能再自信也无能为力了,这时候就轮到我们的得力助手——汪星人冲锋陷阵了。

嗅探犬。图片来源:www.guokr.com嗅探犬。图片来源:www.guokr.com

  狗狗大约有3亿个嗅觉细胞,是人类的60倍。经过训练的警犬们,对于特定气味的辨别能力更强。在超强嗅觉的加持下,警犬们为保护人类的安全立下了“汗狗功劳”。

  比如,在2017年非洲尼日利亚的一场大型婚礼上,一只警犬就扑倒了一名怀揣炸药恐怖分子,随后炸药引爆,警犬与恐怖分子同归于尽,但在场的数百名来宾却保住了生命 [2]

  然而,狗狗再英勇,也有自身的极限。比如一座机场,只会安排数量有限的几只警犬,就算给它们加班加点加鸡腿,也不能闻遍所有的行李。而且,即便是警犬,偶尔也会有“小情绪”和“掉链子”。

  比如去年,美国中情局就开除了一只名叫Lulu的嗅探犬,因为这狗“对找炸弹欠缺兴趣”[3]。再比如,网上曾经有个段子,讲到有个人过海关时,警犬对他狂吠,周围安检人员立刻警戒,就差把人当场按倒了。后来开箱检查,发现里面装着两包牛肉干……

  于是,来自于以色列的一家初创企业,另辟蹊径,做了一款可以在机场使用的快速安检设备,原理就是通过纳米传感器来探测“炸药、毒品和大量现金”。

  公司的首席科学家——马坦?巴拉米(Matan Barami),是一位纳米科学家。他对自己的产品信心十足, “和犬相比,我们出错的次数少很多”[4]。

  与腐肉相似,炸药也会“时刻散发独特的小分子”。我们姑且把这些叫做“气味分子”吧。巴拉米就是寻找到了探测炸药“气味分子”的方法。

  最著名的TNT炸药,它的“气味分子”就是一些含有硝酸根的分子。巴拉米发现“3-氨基丙基三乙氧基硅烷”这种材料,对TNT的“气味分子”十分敏感。

  随着研究的深入,他们发现除了TNT,每种常见的炸药都可以被某种特定的材料探测到。比如,用“4-氨基-3,3-二甲基丁基三乙氧基硅烷”来探测RDX,用“N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷”来探测HMX。其中,RDX是著名的“C4炸药”的主成分;而HMX,常被用来作为核武器的起爆炸药。

  一种炸药对应一种探测材料,就好像对联中的“天对地,雨对风,大陆对长空”一样工整。将这一众探测材料都集中到纳米传感器中,来个“大合体”,就可以实现一件装置测出多种爆炸物的功能。

一个传感器可分辨出8种爆炸物。图片来源:参考文献[5]一个传感器可分辨出8种爆炸物。图片来源:参考文献[5]

  以色列国防部对这项技术大感兴趣。毕竟,位于他们首都的本·古里安机场,是世界上最受恐怖分子“欢迎”的机场。

  当然,不只是炸药,各种毒品也有自己特定的“气味”,只要找到合适的探测材料就行。

  除了炸药和毒品,据说这家公司的纳米传感器还能检测出大量现金的存在,它能够感受到传说中的“金钱散发的气息”。

  疾病诊断,“纳米鼻”大显神技

  除了安检的本领,纳米传感器在疾病诊断方面也是潜力巨大。

  在以色列的另一家机构——以色列理工学院,纳米科学家Hossam Haick在开发一项名为“纳米鼻”(NA-NOSE)技术,他的目标就是帮人检测疾病。这项技术只需要患者吹口气,就可以对潜在的疾病进行判断。

  原来,很多疾病除了会给我们带来身体的不适,还会挥发出特定的有机化合物。Haick教授的研究核心,就是让纳米传感器捕捉到这些“疾病的气味”。

  最近,Haick教授在一篇论文中将纳米传感器和人工智能相结合,让这两项人类的顶尖科技相互加持,大幅提升了疾病检测的效率和准确性。潜在的患者只需要吹一口气,机器就能同时对17种疾病进行识别——包括帕金森症、过敏性肠炎、2种胃病、2种血液病、3种罕见病以及8种癌症。

  目前,研究人员正努力把这项技术的价格降低,并尝试将检测设备向微型化发展。说不定若干年后,你不必再去医院排队,而是对着手机吹口气,就能做一次全面的体检了。

  将纳米传感器与人工智能相结合,通过吹一口气,可同时判断多种疾病。图片来源:参考文献[6]

  总之,从闻腐肉到过安检,抑或近乎“神迹”的疾病检测,纳米传感器都在悄然改善着我们的生活。

  也有人觉得“纳米技术”有很多还仅仅是论文,未经过“发酵”。实际上,拂去表面的一层“泡沫”,你会发现,也有很多学者,正在安心地酿着“啤酒”。 

  来自作者的题外话

  两年前,我正好有缘认识这位在做“纳米鼻”研究的Haick教授——当时有幸到以色列理工去交流学习,课程就是他的“纳米传感器导论”。

  还记得那个炎炎夏日,中东地区午后的炙热,让我几乎忘记了当时授课的内容。但印象深刻的是Haick教授十分了得的画工,以及那些用彩笔画在白板上可爱的示意图们。

  这些伟大的科学家们,可能都藏着一颗童心吧!

“童心满满”的Haick教授,内心一定住着一位画家,图片来源:圆的方块“童心满满”的Haick教授,内心一定住着一位画家,图片来源:圆的方块
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