基于石墨烯的离子敏感场效应晶体管（GFET）可作为生物传感器，其核心机制是电解质与石墨烯沟道界面形成双电层（EDL），从而通过界面电场调控沟道载流子浓度，实现高灵敏度、可扩展且低成本的检测。本文围绕该类器件的工作原理与现有建模方法展开，以钠离子（Na+）为案例，比较不同双电层模型对石墨烯生物传感器检测性能的影响，并系统考虑石墨烯量子...
多种电化学（EC）生物传感器在疾病诊断中发挥关键作用。近年来，基于DNA的电化学传感器因可检测多种分析物而成为有前景的方法。由于这些传感器大多依赖DNA杂交的高特异性实现分析物结合或结构调控，理解电极表面杂交动力学至关重要。本研究采用亚甲基蓝标记DNA（MB-DNA）链，通过方波伏安法（SWV）监测电极表面DNA杂交动力学。通过改变...
面对新冠疫情持续暴发，诊断检测能力不足威胁疫情控制。实时逆转录聚合酶链反应（real-time RT-PCR）虽是病毒检测金标准，但因集中检测与周转时间长，难以在紧急疫情中及时反映疫情现状。因此，在疫苗尚未广泛部署的国家，需要快速筛查工具以遏制传播。本文提出一种基于双电层（EDL）栅场效应晶体管生物传感器（BioFET）的唾液法新冠...
我们开发了一种基于适配体功能化AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的快速、简便蛋白质免疫检测方法。该传感器采用溶液门电双层（EDL）结构，通过缩小栅电极与检测沟道之间的间距并在较高栅压下工作，实现灵敏度的可调与放大，从而在生理盐环境中克服电荷屏蔽效应，无需样品前处理即可直接检测蛋白质。研究以心力衰竭临床生物标志物NT-p...
表面等离子共振（SPR）生物传感器已成为无标记光学生物分子传感和生物分子相互作用动力学研究的重要技术。尽管生物分子通常含有大量可电离基团，但生物分子体系的静电电荷如何影响 SPR 响应仍缺乏系统认识。本文表明，SPR 传感器表面生物分子层中的负静电电荷会引起显著的 SPR 光谱位移，并识别出两种主要机制：一是带电生物分子层上方形成双...
二氧化硅–水界面对许多现代化学工程和生物传感技术至关重要。生物传感器中常用的一种技术——电位型传感器——通过测量界面电场变化引起的电势变化来工作。由生物分子表面结合引起的这种响应的预测建模仍极具挑战性。在本工作中，通过迄今最广泛的二氧化硅–水界面电势和电场分子动力学模拟，我们报告了纳米形貌对传感器响应影响的新型预测和解释。非晶二氧化...
从全血中检测疾病生物标志物对疾病预防和管理非常重要，但即时或移动诊断在直接检测全血蛋白方面面临诸多挑战。本研究设计、制备并表征了一种便携式生物医学传感器，可在无需样品前处理的情况下直接从全血中检测心肌肌钙蛋白I（cTnI）。传感方法基于扩展栅极双电层（EDL）门控场效应晶体管（FET）生物传感器，具有较高灵敏度、宽动态范围和对目标分...
金属导体与水性环境界面处的电子通量对制氢、环境扫描隧道显微镜和扫描电化学显微镜等领域很重要。Gurney于1931年提出电解过程中电子隧穿方案并给出发生条件。本文测量纯水中金电极间的低电压电流，利用电压开启与关闭时的时间依赖行为，评估稳态电流中来自电极与溶液中离子间电子隧穿、以及电极表面吸附离子中和的相对贡献。作者将较大的电流贡献归...
本文报道了一种基于氧化铝纳米井的一次性电化学生物传感器，用于人血清中前列腺特异性抗原（PSA）的快速无标记检测与定量。该器件将孔径约200 nm的纳米多孔氧化铝膜集成到FR-4印刷电路板上的金微电极平台，形成高密度纳米井阵列，并用聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控腔封装样品。纳米井通过尺寸排阻减少非特异大分子进入双电层，同时增强电极-...
石墨烯是由 sp2 碳原子构成的二维材料，其电荷输运对局部环境高度敏感，因而被认为具有传感应用潜力。生物传感器通常需要在接近生理条件的水溶液中工作，因此研究离子与石墨烯的相互作用十分关键。本文研究电化学门控单层石墨烯场效应晶体管在离子液体和水溶液中的电荷输运。与背栅相比，电化学栅压主要降在石墨烯-溶液界面双电层上，双电层厚度约 1 ...