本研究提出一种基于表面等离子共振（SPR）的高灵敏生物传感器，用于快速检测 SARS-CoV-2 病毒。该传感器以 BK-7 棱镜为耦合基底，在其表面依次沉积银（Ag）、氮化硅（Si3N4）和黑磷（BP）层，并以硫醇连接单链 DNA（ssDNA）作为识别配体。作者设计了三种结构：BK-7/Ag/Si3N4/ssDNA、BK-7/Ag...
本文提出一种基于 Kretschmann 构型的表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于分析化学、医学和生物分析物。该传感器采用 BK7 棱镜作为耦合基底，并在棱镜表面依次构建 40 nm 金层、单层 ε-硒化锡（ε-SnSe）纳米片、20 nm 金层和单层石墨烯（graphene）层，形成双金属/二维材料复合传感结构。ε-SnSe...
本研究采用原子力显微镜局部阳极氧化（AFM-LAO）结合湿法化学刻蚀制备了由5根和10根硅纳米线（SiNW）组成的阵列，并使用不同浓度的四甲基氢氧化铵（TMAH）和异丙醇（IPA）进行刻蚀，使所得 SiNW 在尺寸和表面粗糙度上存在差异。随后，通过 3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和戊二醛对 SiNW 表面进行功能化，固定 2...
本文提出一种由若干交替银（Ag）和氧化锌（ZnO）层构成的双曲超材料表面等离子共振（HMM-SPR）传感器。该传感器采用 Kretschmann 配置，以 BK7 棱镜作为耦合元件，通过反射光谱检测表面等离子共振信号。为获得最优设计，作者系统研究了入射角、交替层厚度和金属填充分数对灵敏度的影响。结果表明，在折射率 1.33 至 1....
许多研究关注在光纤上沉积金属氧化物薄膜以产生损耗模共振（LMR）。然而，基于 LMR 的光纤传感器易碎、难以进行表面修饰，且不适合大规模生产。本研究提出一种电场诱导 LMR 的光学平面波导生物传感器，以光学平面波导替代表面修饰，实现蛋白生物传感器的量产，并通过外部电场加速分析物运动以缩短检测时间。实验中，该生物传感器使用带电血清白蛋...
本文针对新冠疫情背景下对高灵敏度和高准确度生物传感器的迫切需求，研究功能梯度几何与材料参数对微生物传感器性能的影响。作者将微悬臂梁生物传感器沿长度方向的厚度和杨氏模量按幂律连续变化，定义为功能梯度参数，并考虑表面应力和范德华分子间力。通过建立吸附物-微悬臂梁系统的总自由能模型，将范德华相互作用能与弹性应变能相结合，利用变分原理和数值...
基于磁阻抗（MI）效应的生物传感器具有高灵敏度、稳定性好、响应快、体积小、滞后和功耗低等优点，是生物医学应用中的有力工具。然而，其性能受设计、几何形状、材料和制备工艺等多种因素影响。本文综述了薄膜 MI 传感器的研究进展，并讨论了测量电路实现、传感元件材料、薄膜几何形状以及与接口微电子电路兼容的图案化形状等常被忽视的因素对 MI 效...
局域表面等离子体共振（LSPR）传感器在生物传感、医学诊断和环境气体监测等领域具有重要应用潜力。通常以灵敏度（S）和品质因数（FOM）评价其性能，但LSPR传感器因辐射阻尼导致损耗较大，FOM往往低于传统表面等离子体共振（SPR）传感器。本文综述了LSPR传感器的基本物理原理、工作机理和性能评价方法，讨论了等离子体材料的选择，并总结...
表面等离子共振（SPR）传感器具有无标记、实时检测优势，光栅耦合结构适合紧凑集成，但其灵敏度尚未充分探索。本文推导了波长探测模式下光栅基SPR传感器灵敏度的解析表达式。与以往将分析物内入射角视为固定值的模型不同，本文考虑实际实验中空气侧入射角固定、分析物内角度随折射率按斯涅尔定律变化的条件，系统讨论了工作波长、光栅周期、金属材料和分...
本文提出一种基于石墨烯-MoS2杂化结构并采用低折射率MgF2棱镜的新型表面等离子共振（SPR）生物传感器构型，旨在提高灵敏度与品质因数（FOM）。该结构由MgF2棱镜、氯化钾（KCl）缺失层、保护用单层石墨烯、铝（Al）金属层、单层二硫化钼（MoS2）和传感界面单层石墨烯组成。通过传输矩阵法与有限差分时域法优化各层参数，发现KCl...
传统以生物阳极为传感元件的微生物燃料电池（MFC）传感器在毒性监测中灵敏度有限，仅适用于厌氧且富有机水体，且在有机物与毒性联合冲击下易出现误报。本研究首次将催化氧还原反应（ORR）的生物阴极作为 MFC 传感器的传感元件用于毒性监测。结果表明，生物阴极传感元件的灵敏度（7.4±2.0–67.5±4.0 mA %-1 cm-2）显著高...
本研究开发了一种基于溶液加工氧化石墨烯纳米带（GONR）的场效应晶体管（FET）生物传感器，用于亚甲基蓝（MB）检测。MB 在分析化学和生物材料标记中具有广泛应用，因此需要一种结构简单、检测限低且灵敏度高的传感方案。GONR 由多壁碳纳米管（MWCNT）在酸性条件下纵向解卷制得，可低温大规模制备。所制备的 GONR-FET 传感器表...
农药检测备受关注，因为农药具有较高急性毒性，即使痕量残留也可对环境和人体造成长期损害。气相色谱、高效液相色谱、毛细管电泳和质谱等经典方法虽可用于污染样品中农药分析，但存在样品前处理耗时、操作复杂、仪器昂贵且需要专业人员等局限。因此，迫切需要能够简单、快速、灵敏、选择性高、低成本且可靠地检测痕量农药的分析方法。近几十年来，乙酰胆碱酯酶...
本文报道了四种具有不同理化性质的纳米沸石（NZ）粒子——Silicalite S-1、BEA、Silicalite S-1-DT 和 BEA-DT——用于构建葡萄糖氧化酶（GOD）生物传感器。通过循环伏安法比较了四种 Pt/NZ 电极，发现 BEA-DT 纳米沸石修饰电极电活性最高；在 Pt/NZ-GOD 电极中，GOD 的引入使峰...
本文研究在局部表面等离子共振（LSPR）生物传感器中引入石墨烯层以增强灵敏度与吸附效率。该传感器采用Kretschmann棱镜耦合结构，由熔融石英玻璃棱镜、金薄膜、石墨烯层及生物分子识别层组成，并以生物素-链霉亲和素相互作用作为模型体系，监测金薄膜上石墨烯层表面的生物分子结合。通过理论推导和数值模拟，系统评估了不同生物分子层厚度、石...
半导体纳米线生物传感器可实现生物分子的无标记检测，纳米场效应晶体管（nano-FET）已展现出对蛋白质、核酸和病毒的高灵敏度。已有研究多基于理论预测提出器件设计方法，但关于纳米线直径、掺杂密度和数量对 nano-FET 灵敏度影响的实验研究较少。本研究提出一种结合平行制备策略与扫描电子显微镜内纳米操纵后处理的方法，用于构建纳米线参数...
目前描述微生物燃料电池（MFC）极化曲线的模型未能表征毒性组分的影响。本文在生物电化学模型与酶抑制动力学结合的基础上，对用于毒性检测的 MFC 生物传感器极化曲线模型进行修正，以描述四种毒性作用类型。为获得稳定且高灵敏的传感器，需要控制阳极过电位。基于非毒性条件下的实验数据和参数值，对四个修正模型进行模拟，预测使传感器最敏感的过电位...