电场辅助局部功能化是一种无掩模技术，通常在水弯液面范式下用于纳米尺度。作者利用自制原型将该技术扩展到与生物传感器工业兼容的数十微米尺度，但解释这些结果需要新的物理范式。本文从第一性物理原理出发，对二维材料在局域电场下氧化区域随时间的横向扩展进行建模。模型对氧化区边界处含氧阴离子（OH−）的共价嵌入采用玻尔兹曼统计，提出氧化半径与时间...
随着低成本生物传感器需求增长，二硫化钼（MoS2）等新材料受到关注。MoS2 具有导电性、高比表面积和原子级薄层结构，可实现生物标志物的超灵敏检测，并适用于医疗、环境监测和食品安全。与传统材料相比，MoS2 可通过场效应或等离子体共振位移实现无标记检测，同时保持生物相容性和低成本制备优势，有助于疾病早期诊断。本文综述了 MoS2 基...
本综述系统分析了将二维（2D）材料与纤维素/纳米纤维素集成以提升生物传感技术的最新进展。石墨烯、过渡金属二硫化物（MoS2、WS2）、六方氮化硼（h-BN）、黑磷和MXene等2D材料具有超薄结构、高导电性、高载流子迁移率、独特光学与半导体特性，可增强传感灵敏度、选择性和响应速度；纳米纤维素（CNC、CNF、HNC、BC）则提供高比...
单层硼原子构成的硼烯是一种新型二维材料，具有各向异性金属行为、柔韧的力学与光学性能。为获得所需性能的生物传感器或生物器件，必须对智能功能化光电二维材料进行工程化设计。硼烯是新兴二维材料之一，凭借优异的电活性表面积、高电子传输能力、各向异性、可调控的光学与电化学性质、可沉积成薄膜以及构建表面功能化的潜力，已成为先进传感平台。尽管制备困...
场效应晶体管（FET）因无标记、操作简便、成本低、易集成，并可在液相环境中直接检测生物标志物，被视为下一代生物传感器最有前景的候选平台。随着纳米技术与生物技术的快速发展，研究者正通过多种策略提升 FET 生物传感器的灵敏度，并拓展其在疾病诊断、实时监测和现场检测中的应用场景。本文聚焦跨学科技术细节，从四个方向系统综述二维材料基 FE...
二维材料自出现以来因在传感器领域展现潜力而引发研究热潮。MXenes是一类二维过渡金属氮化物、碳化物和碳氮化物。自2011年从Ti3AlC2合成Ti3C2以来，相关研究大量发表。由于MXenes相比传统二维材料具有多项优势，已被广泛研究、合成和表征。为帮助读者理解这些材料，本综述系统介绍MXenes的结构，讨论多种合成方法，并分析其...
室温下理想的生物传感器材料应具备极大的单位质量比表面积，并能利用量子力学特性，石墨烯及其他二维（2D）材料符合这一设想。该文综述了石墨烯和二维材料用于生物分子传感的科学基础与应用进展。不同尺寸和类型生物分子的检测通常通过生物分子与二维材料表面相互作用，调制材料中的电荷密度或电流，并表现为电容或电阻等阻抗参数的变化。二维材料有望实现单...
可穿戴生物传感器系统能够实时监测人体健康信息并量化生命体征，已成为生命科学领域的重要研究方向。当前研究主要集中于基于多种柔性材料的传感器设计。其中，二维材料凭借优异的力学、光学和电学性能，为开发微型化、柔性可穿戴生物传感器系统提供了关键材料基础。本文综述了基于二维材料的可穿戴生物传感器最新研究进展，涵盖电子皮肤、隐形眼镜传感器及其他...
表面等离子共振（SPR）技术能够高准确度地检测生物分子相互作用，已用于血型测定、食品掺假和牛奶掺假等分析，并正发展为严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）的快速检测方法。目前临床确诊主要依赖鼻咽拭子实时逆转录聚合酶链反应（RT-PCR），但该方法耗时且成本较高。本文综述了用于 SARS-CoV-2 快速、准确检测的 S...
过去数十年，生物传感器在检测疾病相关体液中的非侵入性生物标志物方面取得显著进展，具有高灵敏度、高准确性、低成本和易操作等优势。在众多二维材料中，MXenes 因其独特的表面化学、机械、光学、电学性质和生物相容性而受到广泛关注，并在生物传感器制备中发挥关键作用。本文系统综述了近年来 MXenes 在电化学、光学及其他生物分析方法中的应...
高性能、低功耗场效应晶体管（FET）是集成电路发展的基础，因此需要寻找更优的薄膜沟道材料并改进器件结构。二硫化钼（MoS2）具有天然二维原子层结构、大比表面积和优异光电性能，被视为下一代电子器件的候选材料。然而，MoS2 的原子级厚度使其接触界面和介电界面对器件性能影响显著。本文围绕 MoS2 FET 的主要性能提升策略展开综述，包...
本文综述了MXene及其纳米复合材料在生物传感中的研究进展与新兴挑战。MXene是一类由早期过渡金属碳氮化物衍生而来的二维材料，具有金属导电性、丰富表面化学、亲水性、良好生物相容性和高生物分子负载能力，可用于检测多种分析物。文章系统总结了MXene的合成方法、结构表征及其相对于其他二维材料在生物传感中的优势，并重点讨论了其氧化稳定性...
低成本、快速且准确的病毒检测技术在减少病毒传播中发挥关键作用。及时准确的检测有助于及时治疗与隔离感染者，从而降低大规模传播风险。然而，传统病毒检测方法常存在响应慢、成本高或流程复杂等问题。近年来，二维材料因其比表面积大、可与生物分子发生活性表面相互作用且易于表面功能化，成为高性能化学与生物物质检测的有前景传感平台。此外，二维材料具有...
二维材料与光学生物传感器的结合近年来成为研究热点。石墨烯、过渡金属二硫化物、黑磷、MXene及其他二维材料（金属氧化物和简并半导体）具有独特光学性质，在不同生物分子检测中发挥独特作用。通过二维材料修饰，光学生物传感器具有传统传感器（如电学传感）不具备的优势，灵敏度和检测限显著提高。本文综述了基于不同二维材料的光学生物传感器。首先详细...
活性氧（ROS）生成与清除失衡会引发氧化应激，因此需要探索氧化应激生物标志物的作用。传统检测方法存在局限，促使研究者寻找替代方案。生物传感器在痕量分析物检测中具有高特异性、高选择性和快速响应等优势，纳米材料基质是构建生物传感器的常用选择。石墨烯、过渡金属二硫化物和多种金属氧化物等二维材料已被用于不同氧化应激分析物的生物传感。这些材料...
近年来，二维材料中的极化激元因其强光场限制、可通过栅压调节载流子浓度以及低损耗吸收带来长极化激元寿命等特性，受到广泛关注并取得显著进展。石墨烯及相关二维材料还具有生物相容性好、无标记检测、可通过分子振动指纹实现生物分子化学识别等优势，可作为未来极化激元生物传感器的理想平台。基于二维材料极化激元的极端空间光场限制有望支持阿托摩尔浓度甚...
近年来，可穿戴传感器研究兴趣显著增长。在众多生物传感器中，电化学生物传感器因操作便捷、响应快速、便携且天然易于微型化，成为设计和制造柔性可穿戴传感器的理想平台。近年来已报道多种柔性可穿戴电化学生物传感器，用于侵入式/非侵入式及实时监测葡萄糖、乳酸、多巴胺、皮质醇和抗原等生物相关分子。为实现该目标，研究者探索了新型二维纳米材料及其杂化...
层状纳米结构（LNs）包括二维纳米片、纳米薄片和平面纳米点，具有高比表面积、独特光学性质和界面活性，可作为新型传感探针与平台。当刺激响应性聚集发生时，修饰后的LNs可形成可编程的形貌，并呈现可调控的光吸收与荧光特性。基于LNs聚集行为及其物理化学性质变化，已发展出一系列具有更高灵敏度、操作简便、多功能和抗干扰能力的新传感方法，可用于...
近年来，场效应晶体管（FET）因高灵敏度、实时检测、可扩展性和芯片集成潜力而成为生物传感器重要平台。非碳二维材料，如过渡金属二硫化物（TMDCs）、六方氮化硼（h-BN）、黑磷（BP）和金属氧化物，具有丰富可调的电子结构、高载流子迁移率、较大带隙或高开关比，在FET生物传感器中展现巨大潜力。本文综述非碳二维材料的结构、制备方法、物化...
高性能葡萄糖生物传感器在医疗健康领域具有重要需求。葡萄糖是血糖监测的关键指标，无酶传感器可避免葡萄糖氧化酶成本高、稳定性差等问题。过去十年，石墨烯等二维材料因具有高比表面积、优异电学性能和良好生物相容性，成为生物传感器研究的主要方向。本综述总结了基于二硫化钼（MoS2）纳米复合材料的无酶葡萄糖生物传感器研究进展，介绍了两种不同的葡萄...