高灵敏度半导体纳米线生物传感器
高灵敏度半导体纳米线生物传感器
郑耿锋*
复旦大学先进材料实验室
上海市淞沪路2205号 课题组主页: www.1mpi.com
基于半导体纳米线的场效应晶体管，以其独特的一维单晶与半导体能带结构，高效的电荷输运与调控性质，丰富的表面化学功能化方法，和快速、实时、灵敏、无标记的性质，已被初步应用于对蛋白质、短链核苷酸、病毒等多种生物分子的测量，成为了近年来纳米材料领域的科研热点之一。为了进一步获得对纳米线表面的生物分子结合过程的更高灵敏度的检测，我们提出两种全新的方法以进一步优化纳米线的生物传感器性能。由于硅纳米线生物传感器原理是生物分子所带电荷对纳米线内载流子浓度的场效应调控作用，在第一种方法中，我们通过在待测溶液中施加一个电场，降低纳米线生物传感器的载流子浓度。当纳米线内的载流子的浓度接近耗尽之际，其对于纳米线表面的电荷屏蔽作用也降到最低，因此可显著地提高在此电场作用下纳米线的对生物分子电荷感应的灵敏度。我们通过对不同溶液pH值溶液，和前列腺特征抗原蛋白的检测，证实了这一设想。在第二种方法中，我们提出测量纳米线两端的电压变化噪音的频率分布，以获得更高灵敏度的电学检测。当溶液中没有与纳米线表面修饰的抗体分子相对应的抗原蛋白时，纳米线的电压噪音的频率呈现出1/f的分布；而当溶液中具有目标抗原蛋白并与纳米线表面的抗体分子结合的时候，纳米线的电压噪音呈现出具有洛伦兹函数的信号曲线，其特征频率与该抗原-抗体分子结合对的动力学常数相关。此外，利用测量该电压噪音在频率域分布的方法，比之前所报道的测量电流变化的灵敏度提高了10倍以上。我们的研究证明，通过优化所合成纳米线的材料结构、场效应管的器件工作模式、以及生物传感器的表面修饰和检测方法，可显著提高纳米线生物传感器的灵敏度，并为掌握纳米材料和生物分子之间的相互作用规律提供基础。
你可能喜欢
- 纳米电化学生物传感器
- 传感器的研究
- 气体传感器
- 纳米化学
- 电化学传感器
- 纳米材料在电化学DNA生物传感器中的应用3页
- 电化学生物传感器中纳米材料的应用5页
- 纳米电化学生物传感器7页
- 基于多壁碳纳米管和纳米金修饰电极测定特殊序列DNA的电化学生物传感器的制备3页
- 基于纳米材料电化学生物传感器的研究进展8页
- 电化学传感器论文：基于电活性纳米复合材料构建生物传感的研究9页
- 论文-嵌入式Web传感器的研究与应用14页
- 人工甜味味觉传感器的研究进展4页
- 基于以太网模块IP传感器的研究--[1]4页
- 甲醇传感器的研究概况39页
- 无刷直流电机无位置传感器的研究74页
- 三轴磁通门传感器的研究4页
- 第五章 气体传感器40页
- 计算机应用技术论文：气体传感器计算机测试系统的研制10页
- 第9章 气体传感器114页
- 基于单片机及1602的气体传感器5页
- 驾驶员酒精浓度检测装置设计(气体传感器)7页
- 单元八任务二气体传感器28页
- 纳米材料的化学锂化与电活性9页
- 纳米化学16页
- 纳米化学14页
- 纳米材料化学59页
- 纳米材料的化学锂化与电活性10页
- 第一组 纳米晶化学太阳能电池16页
