精準(zhǔn)的生化分析和醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)是推動人類社會發(fā)展,提高人類幸福健康指數(shù)的重要環(huán)節(jié)。2019年末一場席卷全球的由新型冠狀病毒感染的肺炎疫情使人們更加深刻認(rèn)識到了實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)快速的生化分析和醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)的重要性。光電化學(xué)（Photoelectrochemical,PEC）生物傳感器是一種建立在電化學(xué)檢測裝置基礎(chǔ)上的,同時(shí)結(jié)合了電分析和光分析方法的用于探究分子濃度或含量信息的新型生物分析裝置,近年來受到了研究者們的廣泛關(guān)注。其輸入信號為光信號,輸出信號為電信號（光生電流信號）,即輸入信號和輸出信號的形式完全不同,這大大降低了PEC生物傳感器的背景信號,賦予了PEC生物傳感器更高的靈敏度和更低的檢測限。得益于此,PEC生物傳感器往往展現(xiàn)出對靶標(biāo)生物分子優(yōu)異的分析性能以滿足實(shí)際檢測的需要,這使得其在克服現(xiàn)有生物傳感分析裝置靈敏度不足的問題上具有令人渴望的曙光。根據(jù)PEC生物傳感器的作用機(jī)制,其信號響應(yīng)強(qiáng)度的變化量是檢測性能優(yōu)良的一個(gè)決定因素,所以為了得到更為優(yōu)異的檢測性能,就迫切需要所構(gòu)建PEC生物傳感器的光電流響應(yīng)表現(xiàn)出更大變化。為了達(dá)到這一目的,設(shè)法提高PEC生物傳感器的光電流響應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)有力的突破口。... 

【文章來源】：西南大學(xué)重慶市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳感器的作用機(jī)制

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文2流（Current）、電位（Potential）、電阻（Resistance）、光（Optical）信號、熱（Thermal）信號等。此時(shí)，信號的變化強(qiáng)度與待測物質(zhì)的濃度或含量成線性關(guān)系，從而達(dá)到定量檢測靶標(biāo)生物分子的目的。圖1.2生物傳感器的作用機(jī)理。Fig.1.2Machenismpresentationofabiosensor.在較長的發(fā)展歷程中，針對各種靶標(biāo)物質(zhì)和基于不同檢測原理的生物傳感器不斷出現(xiàn)，使得生物傳感系統(tǒng)獲得了蓬勃發(fā)展[6]。根據(jù)生物傳感器所采用檢測原理的不同，可將其分為電化學(xué)生物傳感器（Electrochemicalbiosensor）、熒光生物傳感器（Fluorecentbiosensor）、壓力生物傳感器（Pressurebiosensor）、光電生物傳感器（Photoelectricbiosensor）等�；诨瘜W(xué)修飾電極的電化學(xué)生物傳感器是最基本的電化學(xué)生物傳感器，其具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、成本低等特點(diǎn)，并且能在復(fù)雜體系中進(jìn)行在線實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測[7]。其中，化學(xué)修飾電極是將固體電極的表面通過物理或化學(xué)方法在微觀上進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，重塑電極表面的微觀結(jié)構(gòu)，使原來的電極具有特殊結(jié)構(gòu)，成為新的換能器[8]。近年來，在電化學(xué)生物傳感器的基礎(chǔ)上，研究者們結(jié)合其他較為成熟的分析方法開發(fā)出具有多種檢測原理的新型生物傳感器，最常見的兩類是電化學(xué)發(fā)光（Electrochemiluminescence，ECL）生物傳感器和光電化學(xué)（Photoelectrochemical，PEC）生物傳感器。生物傳感器是物質(zhì)分子水平的快速、微量乃至痕量分析手段，也是發(fā)展生物技術(shù)必不可少的一種檢測方法，其在臨床診斷、工業(yè)控制、食品分析、制藥工程、環(huán)境保護(hù)以及生物芯片等領(lǐng)域均有著重要的應(yīng)用前景[9]。1.2光電化學(xué)概述1.2.1光電化學(xué)作用原理光電化學(xué)（Photoelectrochemistry）是在電化學(xué)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，同時(shí)結(jié)合光化學(xué)和電化學(xué)方

侖力作用下形成一個(gè)束縛態(tài)，由于這種束縛力較弱，載流子將在空間上發(fā)生遷移和分離，隨后可用于電化學(xué)反應(yīng)或外電路，形成光電流。由于光生電子占據(jù)較高能級的導(dǎo)帶，具有還原性，可以作為還原劑與溶液中的氧化劑發(fā)生反應(yīng)；光生空穴占據(jù)較低能級的價(jià)帶，具有較高的氧化電位，可以作為氧化劑與溶液中的還原劑發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)光生電子成為多數(shù)載流子，即光生空穴被大量消耗時(shí)，外電路中產(chǎn)生陽極光電流（Anodicphotocurrent）；當(dāng)光生空穴成為多數(shù)載流子，即光生電子被大量消耗時(shí)，外電路中產(chǎn)生陰極光電流（Cathodicphotocurrent）。圖1.3CdSQDs的光電化學(xué)作用原理[12]。Fig.1.3SchematicillustrationofthePECmechanismofCdSQDs[12].1.2.2光生電子-光生空穴的復(fù)合和分離光電活性材料即具有光電化學(xué)活性，能夠產(chǎn)生一定光生電流強(qiáng)度的材料，簡稱為光電材料。半導(dǎo)體（Semiconductor）是一類已經(jīng)被廣泛使用的性能優(yōu)異的光電材料，也是最重要的一類光電材料，其具有很多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，如摻雜性、熱敏性、光敏性、整流特性、負(fù)電阻溫度特性、光電導(dǎo)效應(yīng)和光生伏特效應(yīng)等[13]。半導(dǎo)體光電活性材料接受入射光源輻射后，產(chǎn)生的光生電子-空穴對的壽命較短，且其本身處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，因此必須釋放出一定能量以恢復(fù)穩(wěn)定。對于一個(gè)受激半導(dǎo)體來說，其去活化能量松弛過程主要包括以下四種途徑：（1）光生電子和光生空穴在半導(dǎo)體體相內(nèi)遷移時(shí)復(fù)合，即體相復(fù)合；（2）光生電子和光生空穴遷移到半導(dǎo)體表面后復(fù)合，即表面復(fù)合；（3）光生電子遷移到半導(dǎo)體表面后與溶液中的電子受體反應(yīng)，即被氧化；（4）光生空穴遷移到半導(dǎo)體表面后與溶液中的電子供體反應(yīng)，即被還原。在這四種過程中，前兩種過程使光生電子-空穴的分離效率降低，是副反應(yīng)，而后兩種過程使光生電子-

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Study on superoxide and hydroxyl radicals generated in indirect electrochemical oxidation by chemiluminescence and UV-Visible spectra[J]. ZHANG Bo-Tao~1 ZHAO Li-Xia~1 LIN Jin-Ming~(1,2,*)1.State Key Laboratory of Environmental Chemistry and Ecotoxicology,Research Center for Eco-Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085,China.2.Department of Chemistry,Tsinghua University,Beijing 100084,China.  Journal of Environmental Sciences. 2008(08)



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