高靈敏玻璃錐形納米孔傳感器的構建及應用
發(fā)布時間：2021-12-08 21:28
自納米孔問世以來,研究人員對其制備材料和方法進行了積極的研究和討論。隨著納米制造技術的發(fā)展,制備納米孔的材料越來越豐富。另外納米孔具有離子滲透選擇性、離子濃差極化和離子電流整流等獨特電荷特性。通過對其納米通道進行功能化基團的修飾,可以作為分析檢測工具,已被應用于離子傳輸、藥物傳輸、仿生離子通道和生物傳感器等領域。其中基于離子整流的玻璃納米孔在生物傳感領域的應用得到了廣泛關注。目前基于離子整流的納米孔在生物傳感的應用中,主要是依據(jù)DNA-蛋白質、DNA-DNA和配體-受體相互作用的傳感體系,可完成蛋白質、DNA和金屬離子等物質的定量檢測。而利用酶對底物的特異性催化作用,實現(xiàn)對酶活性的檢測目前還未報道。由于酶在生物化學反應中的重要作用,構建基于酶-底物相互作用的新型納米孔傳感器,從而實現(xiàn)酶活性的檢測具有重大的現(xiàn)實意義。另一方面,基于離子整流的納米孔傳感器的應用中,實現(xiàn)納米孔的循環(huán)再生性能已有報道,但是大部分要求的條件都非�？量�,在溫和條件下輕松實現(xiàn)納米孔的循環(huán)再生性能目前仍是一大挑戰(zhàn),所以構建一種在溫和條件下輕松實現(xiàn)循環(huán)再生的納米孔傳感器也是非常有必要的。所以,針對目前面臨的這些問題,本論...
【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
(A)聚焦離子束制備氮化硅納米孔[44]；(B)聚焦電子束調控納米孔的直徑[45]
第1章緒論3薄膜在高離子強度溶液中具有顯著的耐久性和絕緣性能[18-20]。納米孔的大小是決定石墨烯納米孔分辨率和靈敏度的因素之一，所以為了提高石墨烯納米孔的分辨率，研究者們發(fā)明了各種不同的制備工藝用于刻蝕不同尺寸和形狀的石墨烯納米孔，包括FIB、FEB、氦離子束(HIB)和介電擊穿等技術[48]。其中介質擊穿是一種在電解質溶液中即可進行且快速制備出亞納米級納米孔的技術，與傳統(tǒng)的FIB和FEB技術相比，它有望提供一種更方便、經(jīng)濟的高分辨率納米孔制備技術。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已經(jīng)證明介質擊穿技術具有控制調節(jié)尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到啟發(fā)[50]，開發(fā)了一種基于介質擊穿制備單個石墨烯納米孔的實驗裝置(圖1.2)。將懸浮的單層石墨烯薄膜儲存在100nm的SiNx孔徑中，兩端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl電極用于監(jiān)測跨膜電流。圖1.2利用介電擊穿法在懸浮石墨烯膜上制備納米孔的實驗裝置示意圖[50]。采用介電擊穿法制備代表性的孔洞成核(制備非常小的納米孔)和漸進式增大納米孔的孔徑最終形成2.2nm納米孔的實驗示例(圖1.3)。首先，石墨烯薄膜表現(xiàn)出很少的跨膜電流(<<1nA)，表明它還沒有形成孔徑；重復使用7V成核脈沖直到電流出現(xiàn)明顯的跳躍，表明納米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低電壓脈沖可控地增大孔徑。最后利用孔徑公式將測量到的跨膜電流轉換成孔徑的實時測量值[50]。圖1.3介電擊穿法制備孔徑為2.2nm石墨烯納米孔的實驗電流數(shù)據(jù)[50]。
第1章緒論3薄膜在高離子強度溶液中具有顯著的耐久性和絕緣性能[18-20]。納米孔的大小是決定石墨烯納米孔分辨率和靈敏度的因素之一，所以為了提高石墨烯納米孔的分辨率，研究者們發(fā)明了各種不同的制備工藝用于刻蝕不同尺寸和形狀的石墨烯納米孔，包括FIB、FEB、氦離子束(HIB)和介電擊穿等技術[48]。其中介質擊穿是一種在電解質溶液中即可進行且快速制備出亞納米級納米孔的技術，與傳統(tǒng)的FIB和FEB技術相比，它有望提供一種更方便、經(jīng)濟的高分辨率納米孔制備技術。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已經(jīng)證明介質擊穿技術具有控制調節(jié)尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到啟發(fā)[50]，開發(fā)了一種基于介質擊穿制備單個石墨烯納米孔的實驗裝置(圖1.2)。將懸浮的單層石墨烯薄膜儲存在100nm的SiNx孔徑中，兩端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl電極用于監(jiān)測跨膜電流。圖1.2利用介電擊穿法在懸浮石墨烯膜上制備納米孔的實驗裝置示意圖[50]。采用介電擊穿法制備代表性的孔洞成核(制備非常小的納米孔)和漸進式增大納米孔的孔徑最終形成2.2nm納米孔的實驗示例(圖1.3)。首先，石墨烯薄膜表現(xiàn)出很少的跨膜電流(<<1nA)，表明它還沒有形成孔徑；重復使用7V成核脈沖直到電流出現(xiàn)明顯的跳躍，表明納米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低電壓脈沖可控地增大孔徑。最后利用孔徑公式將測量到的跨膜電流轉換成孔徑的實時測量值[50]。圖1.3介電擊穿法制備孔徑為2.2nm石墨烯納米孔的實驗電流數(shù)據(jù)[50]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Graphene nanopores toward DNA sequencing: a review of experimental aspects[J]. Wei Chen,Guo-Chang Liu,Jun Ouyang,Meng-Juan Gao,Bo Liu,Yuan-Di Zhao. Science China（Chemistry）. 2017(06)
[2]錐形玻璃納米孔中溶液濃度和pH值對整流的影響[J]. 黃玉華,葛艷艷,沙菁潔,劉磊,章寅,陳云飛. 東南大學學報(自然科學版). 2014(03)
[3]生物芯片表面氨基硅烷化修飾[J]. 余良春,陳奇,郎美東,葉邦策. 無機化學學報. 2012(05)
本文編號：3529271
【文章來源】：西南大學重慶市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：83 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
(A)聚焦離子束制備氮化硅納米孔[44]；(B)聚焦電子束調控納米孔的直徑[45]
第1章緒論3薄膜在高離子強度溶液中具有顯著的耐久性和絕緣性能[18-20]。納米孔的大小是決定石墨烯納米孔分辨率和靈敏度的因素之一，所以為了提高石墨烯納米孔的分辨率，研究者們發(fā)明了各種不同的制備工藝用于刻蝕不同尺寸和形狀的石墨烯納米孔，包括FIB、FEB、氦離子束(HIB)和介電擊穿等技術[48]。其中介質擊穿是一種在電解質溶液中即可進行且快速制備出亞納米級納米孔的技術，與傳統(tǒng)的FIB和FEB技術相比，它有望提供一種更方便、經(jīng)濟的高分辨率納米孔制備技術。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已經(jīng)證明介質擊穿技術具有控制調節(jié)尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到啟發(fā)[50]，開發(fā)了一種基于介質擊穿制備單個石墨烯納米孔的實驗裝置(圖1.2)。將懸浮的單層石墨烯薄膜儲存在100nm的SiNx孔徑中，兩端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl電極用于監(jiān)測跨膜電流。圖1.2利用介電擊穿法在懸浮石墨烯膜上制備納米孔的實驗裝置示意圖[50]。采用介電擊穿法制備代表性的孔洞成核(制備非常小的納米孔)和漸進式增大納米孔的孔徑最終形成2.2nm納米孔的實驗示例(圖1.3)。首先，石墨烯薄膜表現(xiàn)出很少的跨膜電流(<<1nA)，表明它還沒有形成孔徑；重復使用7V成核脈沖直到電流出現(xiàn)明顯的跳躍，表明納米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低電壓脈沖可控地增大孔徑。最后利用孔徑公式將測量到的跨膜電流轉換成孔徑的實時測量值[50]。圖1.3介電擊穿法制備孔徑為2.2nm石墨烯納米孔的實驗電流數(shù)據(jù)[50]。
第1章緒論3薄膜在高離子強度溶液中具有顯著的耐久性和絕緣性能[18-20]。納米孔的大小是決定石墨烯納米孔分辨率和靈敏度的因素之一，所以為了提高石墨烯納米孔的分辨率，研究者們發(fā)明了各種不同的制備工藝用于刻蝕不同尺寸和形狀的石墨烯納米孔，包括FIB、FEB、氦離子束(HIB)和介電擊穿等技術[48]。其中介質擊穿是一種在電解質溶液中即可進行且快速制備出亞納米級納米孔的技術，與傳統(tǒng)的FIB和FEB技術相比，它有望提供一種更方便、經(jīng)濟的高分辨率納米孔制備技術。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已經(jīng)證明介質擊穿技術具有控制調節(jié)尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到啟發(fā)[50]，開發(fā)了一種基于介質擊穿制備單個石墨烯納米孔的實驗裝置(圖1.2)。將懸浮的單層石墨烯薄膜儲存在100nm的SiNx孔徑中，兩端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl電極用于監(jiān)測跨膜電流。圖1.2利用介電擊穿法在懸浮石墨烯膜上制備納米孔的實驗裝置示意圖[50]。采用介電擊穿法制備代表性的孔洞成核(制備非常小的納米孔)和漸進式增大納米孔的孔徑最終形成2.2nm納米孔的實驗示例(圖1.3)。首先，石墨烯薄膜表現(xiàn)出很少的跨膜電流(<<1nA)，表明它還沒有形成孔徑；重復使用7V成核脈沖直到電流出現(xiàn)明顯的跳躍，表明納米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低電壓脈沖可控地增大孔徑。最后利用孔徑公式將測量到的跨膜電流轉換成孔徑的實時測量值[50]。圖1.3介電擊穿法制備孔徑為2.2nm石墨烯納米孔的實驗電流數(shù)據(jù)[50]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Graphene nanopores toward DNA sequencing: a review of experimental aspects[J]. Wei Chen,Guo-Chang Liu,Jun Ouyang,Meng-Juan Gao,Bo Liu,Yuan-Di Zhao. Science China（Chemistry）. 2017(06)
[2]錐形玻璃納米孔中溶液濃度和pH值對整流的影響[J]. 黃玉華,葛艷艷,沙菁潔,劉磊,章寅,陳云飛. 東南大學學報(自然科學版). 2014(03)
[3]生物芯片表面氨基硅烷化修飾[J]. 余良春,陳奇,郎美東,葉邦策. 無機化學學報. 2012(05)
本文編號：3529271
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