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
未报告实际检测对象；潜在对象：带电生物分子、纳米颗粒、大分子离子（样品基质未说明）
检测原理
本文未建立针对特定分析物的传感检测流程。其表面机制为：先在金表面形成第一硫醇SAM，再用AFM探针在第二硫醇溶液中刮除局部区域，暴露金表面被第二硫醇快速自组装填充，形成交替末端官能团的微图案。不同末端（CH3、NH2、COOH）赋予表面不同疏水性与电荷，KPFM通过施加DC偏压消除尖端与样品间静电作用，在lift mode下测量局部表面电位，可分辨20–50 mV差异。若带电生物分子或纳米颗粒按电荷/疏水性选择性结合到相应区域，会改变局部界面电荷分布，从而引起表面电位变化；但原文未给出浓度依赖的定量传感信号。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率或相关系数。
效应效果
论文主要展示AFM辅助纳米移植制备硫醇SAM微图案及其表征，而非完整传感器性能。AFM形貌显示CH3与COOH硫醇区域高度差异很小，图案表面基本平坦，仅存在少量杂质；KPFM在空气lift mode下可分辨图案边界20–50 mV的表面电位差异，作者称首次证明有机硫醇图案的小电位差可在mV范围被分辨。文中未报告选择性、抗干扰、稳定性、重现性RSD、实际样品加标回收率，也未与ELISA、HPLC或qPCR等方法对比。作者主张该图案可用于生物传感器技术，特别是基于电荷和疏水性的生物分子选择性结合，并作为研究带电纳米颗粒或大分子离子与不均匀电荷表面相互作用的模型。
传感器的构成
- 基底：镀金玻璃载玻片（gold-coated glass），提供原子级平整金表面与机械支撑
- 自组装单分子层：5 mM 硫醇乙醇溶液孵育 24–72 h 形成的硫醇 SAM，提供末端官能团表面化学
- 图案化硫醇层：AFM 纳米移植刮除第一硫醇并由第二硫醇溶液填充，形成交替 CH3/NH2/COOH 末端微图案
- 表面电荷/疏水识别区：COOH 末端（3-mercaptopropionic acid）负电荷、NH2 末端（cysteamine）正电荷、CH3 末端（decanethiol）疏水，用于基于电荷/疏水性的选择性结合
- 表征/读出界面：AFM 探针（Nanoworld NCH）用于接触模式刮除与形貌成像，KPFM 悬停模式用于表面电位读出
中文摘要
硫醇自组装单分子层（SAMs）因能构建具有特定化学与物理性质的表面，被广泛用于纳米与生物技术。本文报道一种利用原子力显微镜（AFM）和开尔文探针力显微镜（KPFM）在平坦镀金基底上制备并表征带交替电荷硫醇SAM微图案的新方法。作者采用自动化AFM辅助操纵，即纳米移植，先在金表面形成第一硫醇SAM，再在第二硫醇溶液中用AFM探针刮除选定区域，使暴露的金表面被第二硫醇快速填充，从而形成由正电荷、负电荷和疏水末端硫醇交替组成的图案。AFM形貌显示不同硫醇区域之间高度差异很小，表面基本平坦；KPFM则显示图案边界存在20–50 mV的表面电位差异。该图案可为生物传感器技术提供基于电荷和疏水性的生物分子选择性结合平台，也可作为构建具有量化交替表面电位分布表面的模型。
英文摘要
Thiol self-assembled monolayers (SAMs) are widely used in many nano- and bio-technology applications. We report a new approach to create and characterize a thiol SAMs micropattern with alternating charges on a flat gold-coated substrate using atomic force microscopy (AFM) and Kelvin probe force microscopy (KPFM). We produced SAMs-patterns made of alternating positively charged, negatively charged, and hydrophobic-terminated thiols by an automated AFM-assisted manipulation, or nanografting. We show that these thiol patterns possess only small topographical differences as revealed by AFM, and distinguished differences in surface potential (20-50 mV), revealed by KPFM. The pattern can be helpful in the development of biosensor technologies, specifically for selective binding of biomolecules based on charge and hydrophobicity, and serve as a model for creating surfaces with quantified alternating surface potential distribution.