组成图示
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传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
无明确检测对象；研究对象：单壁碳纳米管（SWNT），样品基质：中性pH水相分散液
检测原理
本文未建立针对特定分析物的传感检测原理，而是描述SWNT选择性分散机制。NACHI分子中的胺基和酰胺基含有富电子氮原子，其孤对电子与SWNT侧壁π体系发生非共价吸附，并产生较弱电荷转移；由于氮基团对半导体小直径管具有轻微优先吸附，超声解缠结和离心后上清液富集半导体SWNT。信号表现为光学与电学特征变化：UV-vis-NIR中S11/S22峰增强，拉曼中267 cm-1 roping峰降低、G+略窄、G-减弱、D带弱，近红外荧光增强；薄膜Ids-Vds呈非欧姆、Ids-Vgate呈p型，表明半导体管主导。
检测灵敏度
未报道
效应效果
与SDBS对照相比，SWNT-NACHI上清呈绿色，AFM高度显示多数SWNT为1.2–1.4 nm，而SDBS上清为2.5–4 nm，说明NACHI可解缠结至近单根或薄束。拉曼中267 cm-1 roping峰显著降低，G+略窄、G-减弱，1298 cm-1 D带弱，表明分散良好且结构损伤小；近红外荧光峰增强，进一步支持半导体富集。电学薄膜呈p型，on/off比约4.7×10^2，Ids-Vds非欧姆，电流较SDBS薄膜低约两个数量级。作者认为该分散液可用于FET、生物传感器、细胞培养、药物递送和SWNT-生物大分子杂化材料。
传感器的构成
- 非传感器体系：未报道完整生物传感器结构
- 基底/换能器：硅片或玻璃衬底，用于薄膜沉积与FET器件测试
- 纳米材料：单壁碳纳米管（SWNT），作为半导体/导电通道材料
- 分散修饰层：N-乙酰壳聚糖（NACHI），非共价包裹SWNT并选择性富集半导体管
- 识别元件：未报道，论文未涉及抗体/适配体/酶等生物识别层
- 信号标记物：未报道，论文未涉及标记或放大元件
- 读出装置：Keithley 2612源表，测量Ids-Vgate与Ids-Vds电学特性
中文摘要
本文报道了一种中性pH水溶性壳聚糖衍生物N-乙酰壳聚糖（NACHI）用于单壁碳纳米管（SWNT）解缠结与选择性分散的方法。NACHI通过乙酸酐对低分子量壳聚糖进行可控N-乙酰化合成，其胺基和酰胺基中的氮原子孤对电子可与SWNT侧壁发生非共价吸附，并伴随较弱电荷转移。将HiPco法SWNT与5 mg/mL NACHI水溶液超声分散并离心后，上清液呈绿色，表明主要富集小直径半导体SWNT。UV-vis-NIR、拉曼、近红外荧光及电学测试显示，NACHI分散液中存在近单根或2–3根薄束SWNT，且半导体管比例提高。该生物相容性聚合物修饰的半导体富集SWNT分散液可用于场效应晶体管、生物传感器、细胞培养基及SWNT-生物大分子杂化材料等电子与生物医学应用。
英文摘要
Debundling and selective dispersion of semiconducting single-walled carbon nanotubes (SWNTs) has been demonstrated using a neutral pH water soluble chitosan derivative, N-acetylated chitosan (NACHI), which is synthesized by controlled N-acetylation of chitosan using acetic anhydride. The SWNT-NACHI supernatant solution demonstrated semiconductor-enriched property owing to the preferential adsorption of N-groups of the NACHI on semiconducting nanotubes with a fairly weak charge transfer. The dispersion of nearly individualized SWNTs achieved by surface modification of nanotubes with a biocompatible polymer can be utilized for electronic and biomedical applications such as field effect transistor, biosensor, cell culture medium and SWNT-biomacromolecule hybrid materials.