基于石墨烯的新型器件或可实现超灵敏生物传感器
明尼苏达大学的研究人员将石墨烯与纳米金金属丝带结合，制造出一种超灵敏的生物传感器，可以帮助检测人类和动物的各种疾病。 `(1 6 _a
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图片来源：明尼苏达大学。 >N44&W
明尼苏达大学理工学院的研究人员利用神奇材料——石墨烯开发了一种独特的新装置，它为超灵敏生物传感器的研制提供了第一步基础，能够以近乎完美的效率检测分子水平的疾病。 ,![C8il,
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用于探测蛋白质结构的超灵敏生物传感器可以大大提高对广泛分布于人类和动物的各种疾病的诊断深度。这些疾病包括阿尔茨海默病、慢性消耗性疾病和与蛋白质错误折叠相关的疯牛病。这种生物传感器还可能导致开发新药物化合物的技术得到改进。 X/'B*y'=U
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这项研究发表在《自然纳米技术Nature Nanotechnology》上，这是一本由自然出版集团出版的同行评审的科学期刊。 I7]45 pF
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“为了检测和治疗许多疾病，我们需要非常少量地检测蛋白质分子并了解它们的结构，”明尼苏达大学电气和计算机工程教授、该项研究的首席研究员Sang-Hyun Oh说。“目前，这一过程存在许多技术挑战。我们希望我们使用石墨烯和独特的制造工艺的设备能够提供有助于克服这些挑战的基础研究。” im*XS@U j
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石墨烯是由单层碳原子构成的材料，十多年前被发现。它的一系列惊人的特性吸引了研究人员，这些特性在许多新的应用中都有应用，包括为检测疾病创造更好的传感器。 [<OMv9(l'o
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人们已经做出了大量的尝试来改进使用石墨烯的生物传感器，但由于其单原子厚度的显著性，这一挑战仍然存在。这意味着当光线通过它时，它不能有效地与光线交互。在诊断疾病时，光吸收和向局部电场的转换对于检测少量分子是至关重要的。以前使用类似石墨烯纳米结构的研究仅证明光吸收率小于10%。 l *pCG`@J#
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在这项新的研究中，明尼苏达大学的研究人员将石墨烯与纳米金金属带结合在一起。研究人员利用粘胶带和明尼苏达大学开发的一种称为“模板剥离”的高科技纳米制造技术，为石墨烯创造了一种超平的基面。 RkC?(p
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然后，他们利用光的能量在石墨烯中产生一种称为等离子体的电子的晃动运动，这种晃动运动可以被认为是像波纹或波在电子的“海洋”中传播。同样，根据研究人员的巧妙设计，这些波可以增强到局部电场的巨大“潮汐波”的强度。 d0 |Q1R+3
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通过在单原子厚度的石墨烯层器件上发光，他们能够以近乎完美的94%的光吸收率创造出一种具有空前效率的等离子体波进入电场的“潮汐波”。当他们在石墨烯和金属丝带之间插入蛋白质分子时，他们能够利用足够的能量来观察单层的蛋白质分子。 R?^FO:nM%!
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“我们的计算机模拟表明这种新方法是可行的，但当我们在实际设备中实现94%的光吸收时，我们仍然有点惊讶，” Sang-Hyun Oh说，他还是明尼苏达大学电气工程系的桑福德·P·波尔多(Sanford P.Bordeau)主席。“从计算机模拟中实现理想有许多挑战。一切都必须是如此高品质和原子水平。我们能够在理论和实验之间取得如此好的一致，这一事实令人惊讶和兴奋。” G=\rlH]N
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原文来源：https://phys.org/news/2019-03-graphene-based-device-ultrasensitive-biosensors.html（实验帮译）
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