納米間隙電極傳感器件研究取得重要進展

    鋰電世界  在國家重點基礎研究發展計劃(973項目)、國家自然科學基金委重大研究計劃“納米制造的基礎研究”、中科院“百人計劃”等項目的大力支持下，近期，中科院合肥研究院智能所仿生功能材料與傳感器件研究中心研究員劉錦淮和黃行九帶領課題組在納米間隙電極傳感器件的研究中取得重要進展。

    納米間隙電極傳感器件的突出特點是直接地將待測物質的某種特性轉化為更簡潔、更直觀的電信號——如電阻、阻抗、電容、介電性等，以實現對目標分子的痕量、高靈敏度檢測。其中，針對痕量的待測目標分子，如何獲得增強的、有效的信號一直是研究熱點之一。智能所研究人員運用金納米顆粒構筑了納米間隙電極，提出了兩種檢測新思路。

    首先，研究人員通過在納米間隙電極間引入硒化鎘量子點(CdSe量子點)，通過硒化鎘量子點對紫外可見光的光敏特性，從而有效地提高了有機分子鏈霉親和素檢測的靈敏度與信號強度。檢測濃度低至10納米(紫外光照條件下信號增強可達到40納安左右)。同時，還采用電化學阻抗譜和循環伏安法進一步證實了紫外可見光照下信號顯著增強效應;而且停止光照后電化學阻抗值恢復到未加光照的水平，表明硒化鎘量子點的信號增強作用是可靠且可逆的。這一研究結果近期發表在國際納米材料雜志《微尺度》上(Small, 2012, 8, 3274-3281)，并被選為當期封面。

    相反地，研究人員將環糊精組裝到金納米顆粒表面，利用環糊精分子(CD)空腔對于多氯聯苯分子(PCBs)的捕獲作用，提出了另一種“抑制電荷輸運”式檢測新方法，即當不良介電性質的多氯聯苯分子進入到環糊精分子空腔后，測量的電流信號強度顯示出明顯的下降。采用該方法對多氯聯苯的最低檢測濃度達到1納米。該器件對待測有機分子的介電性能和分子體積有較高選擇性。“熱電子發射”的電子隧穿模型的模擬結果表明：納米間隙中介質的相對介電常數以及納米間隙的間距尺寸是兩個引起電流變化的主要原因。此項研究成果發表在了美國化學會《分析化學》雜志上(Analytical Chemistry, Articles ASAP, DOI: 10.1021/ac302078d)。

    相關研究成果刊登在Small2012年第21期封面