高灵敏玻璃锥形纳米孔传感器的构建及应用
发布时间：2021-12-08 21:28
自纳米孔问世以来,研究人员对其制备材料和方法进行了积极的研究和讨论。随着纳米制造技术的发展,制备纳米孔的材料越来越丰富。另外纳米孔具有离子渗透选择性、离子浓差极化和离子电流整流等独特电荷特性。通过对其纳米通道进行功能化基团的修饰,可以作为分析检测工具,已被应用于离子传输、药物传输、仿生离子通道和生物传感器等领域。其中基于离子整流的玻璃纳米孔在生物传感领域的应用得到了广泛关注。目前基于离子整流的纳米孔在生物传感的应用中,主要是依据DNA-蛋白质、DNA-DNA和配体-受体相互作用的传感体系,可完成蛋白质、DNA和金属离子等物质的定量检测。而利用酶对底物的特异性催化作用,实现对酶活性的检测目前还未报道。由于酶在生物化学反应中的重要作用,构建基于酶-底物相互作用的新型纳米孔传感器,从而实现酶活性的检测具有重大的现实意义。另一方面,基于离子整流的纳米孔传感器的应用中,实现纳米孔的循环再生性能已有报道,但是大部分要求的条件都非常苛刻,在温和条件下轻松实现纳米孔的循环再生性能目前仍是一大挑战,所以构建一种在温和条件下轻松实现循环再生的纳米孔传感器也是非常有必要的。所以,针对目前面临的这些问题,本论...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(A)聚焦离子束制备氮化硅纳米孔[44]；(B)聚焦电子束调控纳米孔的直径[45]
第1章绪论3薄膜在高离子强度溶液中具有显著的耐久性和绝缘性能[18-20]。纳米孔的大小是决定石墨烯纳米孔分辨率和灵敏度的因素之一，所以为了提高石墨烯纳米孔的分辨率，研究者们发明了各种不同的制备工艺用于刻蚀不同尺寸和形状的石墨烯纳米孔，包括FIB、FEB、氦离子束(HIB)和介电击穿等技术[48]。其中介质击穿是一种在电解质溶液中即可进行且快速制备出亚纳米级纳米孔的技术，与传统的FIB和FEB技术相比，它有望提供一种更方便、经济的高分辨率纳米孔制备技术。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已经证明介质击穿技术具有控制调节尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到启发[50]，开发了一种基于介质击穿制备单个石墨烯纳米孔的实验装置(图1.2)。将悬浮的单层石墨烯薄膜储存在100nm的SiNx孔径中，两端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl电极用于监测跨膜电流。图1.2利用介电击穿法在悬浮石墨烯膜上制备纳米孔的实验装置示意图[50]。采用介电击穿法制备代表性的孔洞成核(制备非常小的纳米孔)和渐进式增大纳米孔的孔径最终形成2.2nm纳米孔的实验示例(图1.3)。首先，石墨烯薄膜表现出很少的跨膜电流(<<1nA)，表明它还没有形成孔径；重复使用7V成核脉冲直到电流出现明显的跳跃，表明纳米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低电压脉冲可控地增大孔径。最后利用孔径公式将测量到的跨膜电流转换成孔径的实时测量值[50]。图1.3介电击穿法制备孔径为2.2nm石墨烯纳米孔的实验电流数据[50]。
第1章绪论3薄膜在高离子强度溶液中具有显著的耐久性和绝缘性能[18-20]。纳米孔的大小是决定石墨烯纳米孔分辨率和灵敏度的因素之一，所以为了提高石墨烯纳米孔的分辨率，研究者们发明了各种不同的制备工艺用于刻蚀不同尺寸和形状的石墨烯纳米孔，包括FIB、FEB、氦离子束(HIB)和介电击穿等技术[48]。其中介质击穿是一种在电解质溶液中即可进行且快速制备出亚纳米级纳米孔的技术，与传统的FIB和FEB技术相比，它有望提供一种更方便、经济的高分辨率纳米孔制备技术。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已经证明介质击穿技术具有控制调节尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到启发[50]，开发了一种基于介质击穿制备单个石墨烯纳米孔的实验装置(图1.2)。将悬浮的单层石墨烯薄膜储存在100nm的SiNx孔径中，两端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl电极用于监测跨膜电流。图1.2利用介电击穿法在悬浮石墨烯膜上制备纳米孔的实验装置示意图[50]。采用介电击穿法制备代表性的孔洞成核(制备非常小的纳米孔)和渐进式增大纳米孔的孔径最终形成2.2nm纳米孔的实验示例(图1.3)。首先，石墨烯薄膜表现出很少的跨膜电流(<<1nA)，表明它还没有形成孔径；重复使用7V成核脉冲直到电流出现明显的跳跃，表明纳米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低电压脉冲可控地增大孔径。最后利用孔径公式将测量到的跨膜电流转换成孔径的实时测量值[50]。图1.3介电击穿法制备孔径为2.2nm石墨烯纳米孔的实验电流数据[50]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene nanopores toward DNA sequencing: a review of experimental aspects[J]. Wei Chen,Guo-Chang Liu,Jun Ouyang,Meng-Juan Gao,Bo Liu,Yuan-Di Zhao. Science China（Chemistry）. 2017(06)
[2]锥形玻璃纳米孔中溶液浓度和pH值对整流的影响[J]. 黄玉华,葛艳艳,沙菁洁,刘磊,章寅,陈云飞. 东南大学学报(自然科学版). 2014(03)
[3]生物芯片表面氨基硅烷化修饰[J]. 余良春,陈奇,郎美东,叶邦策. 无机化学学报. 2012(05)
本文编号：3529271
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(A)聚焦离子束制备氮化硅纳米孔[44]；(B)聚焦电子束调控纳米孔的直径[45]
第1章绪论3薄膜在高离子强度溶液中具有显著的耐久性和绝缘性能[18-20]。纳米孔的大小是决定石墨烯纳米孔分辨率和灵敏度的因素之一，所以为了提高石墨烯纳米孔的分辨率，研究者们发明了各种不同的制备工艺用于刻蚀不同尺寸和形状的石墨烯纳米孔，包括FIB、FEB、氦离子束(HIB)和介电击穿等技术[48]。其中介质击穿是一种在电解质溶液中即可进行且快速制备出亚纳米级纳米孔的技术，与传统的FIB和FEB技术相比，它有望提供一种更方便、经济的高分辨率纳米孔制备技术。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已经证明介质击穿技术具有控制调节尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到启发[50]，开发了一种基于介质击穿制备单个石墨烯纳米孔的实验装置(图1.2)。将悬浮的单层石墨烯薄膜储存在100nm的SiNx孔径中，两端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl电极用于监测跨膜电流。图1.2利用介电击穿法在悬浮石墨烯膜上制备纳米孔的实验装置示意图[50]。采用介电击穿法制备代表性的孔洞成核(制备非常小的纳米孔)和渐进式增大纳米孔的孔径最终形成2.2nm纳米孔的实验示例(图1.3)。首先，石墨烯薄膜表现出很少的跨膜电流(<<1nA)，表明它还没有形成孔径；重复使用7V成核脉冲直到电流出现明显的跳跃，表明纳米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低电压脉冲可控地增大孔径。最后利用孔径公式将测量到的跨膜电流转换成孔径的实时测量值[50]。图1.3介电击穿法制备孔径为2.2nm石墨烯纳米孔的实验电流数据[50]。
第1章绪论3薄膜在高离子强度溶液中具有显著的耐久性和绝缘性能[18-20]。纳米孔的大小是决定石墨烯纳米孔分辨率和灵敏度的因素之一，所以为了提高石墨烯纳米孔的分辨率，研究者们发明了各种不同的制备工艺用于刻蚀不同尺寸和形状的石墨烯纳米孔，包括FIB、FEB、氦离子束(HIB)和介电击穿等技术[48]。其中介质击穿是一种在电解质溶液中即可进行且快速制备出亚纳米级纳米孔的技术，与传统的FIB和FEB技术相比，它有望提供一种更方便、经济的高分辨率纳米孔制备技术。另外，在SiNx薄膜材料上的研究也已经证明介质击穿技术具有控制调节尺寸大小的能力[49]。Kuan等人受到启发[50]，开发了一种基于介质击穿制备单个石墨烯纳米孔的实验装置(图1.2)。将悬浮的单层石墨烯薄膜储存在100nm的SiNx孔径中，两端被浸泡在1MKCl溶液中，Ag/AgCl电极用于监测跨膜电流。图1.2利用介电击穿法在悬浮石墨烯膜上制备纳米孔的实验装置示意图[50]。采用介电击穿法制备代表性的孔洞成核(制备非常小的纳米孔)和渐进式增大纳米孔的孔径最终形成2.2nm纳米孔的实验示例(图1.3)。首先，石墨烯薄膜表现出很少的跨膜电流(<<1nA)，表明它还没有形成孔径；重复使用7V成核脉冲直到电流出现明显的跳跃，表明纳米孔成核成功；孔隙成核后，依次施加5V的低电压脉冲可控地增大孔径。最后利用孔径公式将测量到的跨膜电流转换成孔径的实时测量值[50]。图1.3介电击穿法制备孔径为2.2nm石墨烯纳米孔的实验电流数据[50]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Graphene nanopores toward DNA sequencing: a review of experimental aspects[J]. Wei Chen,Guo-Chang Liu,Jun Ouyang,Meng-Juan Gao,Bo Liu,Yuan-Di Zhao. Science China（Chemistry）. 2017(06)
[2]锥形玻璃纳米孔中溶液浓度和pH值对整流的影响[J]. 黄玉华,葛艳艳,沙菁洁,刘磊,章寅,陈云飞. 东南大学学报(自然科学版). 2014(03)
[3]生物芯片表面氨基硅烷化修饰[J]. 余良春,陈奇,郎美东,叶邦策. 无机化学学报. 2012(05)
本文编号：3529271
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