组成图示
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传感器类型
场效应晶体管(FET)生物传感器
检测对象
血红蛋白（hemoglobin, Hb）；样品基质：去离子水（DI water），pH 5.6或8.4控制分子电荷
检测原理
该传感器由单晶ZnO纳米线构成非对称两端器件：一端为Pt-Ga局部欧姆接触，另一端为Pt-ZnO肖特基接触。在反向偏压下，肖特基结区形成势垒，器件电流受势垒高度和宽度控制。当带电生物分子进入液体环境并吸附于肖特基结区时，负电荷使局部负电荷积累，肖特基势垒高度和宽度增加，电导下降；正电荷则降低势垒高度，电导上升。由于肖特基结对界面电荷敏感，少量分子即可改变等效“门控”状态，因此无需抗体、适配体等生物探针，仅依靠静电吸引和界面电荷效应实现检测。信号以电流/电导变化读出，并随分子电荷和浓度变化。
检测灵敏度
LOD: 2 fg mL−1；检测范围: 2 fg mL−1–20 ng mL−1（负电荷，pH 8.4）；正电荷检测范围: 10–20 mg mL−1–ca. 500 mg mL−1（pH 5.6）；响应因子: around 800%（800 mg mL−1，0.5 V反向偏压）
效应效果
与欧姆接触器件相比，肖特基门控器件对带电分子响应显著增强。欧姆接触器件在800 mg mL−1正、负电荷血红蛋白下电导变化很小；肖特基门控器件在反向偏压下可快速响应，并能区分正负电荷。正电荷条件下，800 mg mL−1、0.5 V反向偏压时响应因子约800%，重复检测结果一致，显示稳定性；负电荷条件下0.5 V信号过小，提高至2 V后可稳定检测。器件无需生物探针，选择性来自肖特基结区电荷与势垒特性。作者指出ZnO纳米线在生物流体中仅能稳定数小时，生物溶液可能溶解纳米线，因此长期稳定性仍需改善，但该原理可指导更实用传感器设计。
传感器的构成
- 基底/电极：Pt电极图案，提供两端电极与导电通路
- 换能纳米线：单晶ZnO纳米线（ZnO NW），气-固法生长，作为导电传感通道
- 欧姆接触层：一端局部Pt-Ga沉积，形成局部欧姆接触，降低接触电阻
- 肖特基接触层：另一端Pt-ZnO自然接触，形成肖特基结，作为敏感门控区
- 液体环境控制：自制微流控池，控制去离子水/样品液环境
- 识别元件：无生物探针，依赖带电分子在肖特基结区的静电吸附/电荷效应
中文摘要
本文报道了一种无探针、高灵敏的氧化锌纳米线生物传感器。作者利用气-固法生长的单晶ZnO纳米线，在Pt电极图案上构建两端器件：一端通过聚焦离子束沉积Pt-Ga形成局部欧姆接触，另一端保留Pt-ZnO自然肖特基接触，构成非对称肖特基门控结构。器件在反向偏压下工作，带电生物分子吸附于肖特基结区时，会改变肖特基势垒高度和宽度，从而引起电导或电流变化。与传统欧姆接触纳米线器件相比，该结构无需抗体、适配体等生物探针，仅依靠分子电荷与结区的静电相互作用即可实现检测，并能区分正、负电荷分子。以血红蛋白为模型分子，在pH 8.4下分子带负电，电导下降，检测范围为2 fg mL−1至20 ng mL−1；在pH 5.6下分子带正电，电导上升，检测范围约为10–20 mg mL−1至500 mg mL−1。重复检测表明器件稳定，正电荷条件下响应因子约800%。作者同时指出ZnO纳米线在生物流体中的长期稳定性仍需改善。
英文摘要
A nanowire-based nanosensor for detecting biologically and chemically charged molecules that is probe-free and highly sensitive is demonstrated. The device relies on the nonsymmetrical Schottky contact under reverse bias, and is much more sensitive than the device based on the symmetric ohmic contact. This approach serves as a guideline for designing more practical chemical and biochemical sensors.