纳通道的物质传输特性及应用

近年来,随着材料科学、微纳加工技术和微纳尺度物质传输理论的发展,纳通道技术得到了越来越多的研究和关注。纳通道包括生物纳通道和人工纳通道,其孔径通常为1~100 nm。在这一尺度下,通道表面与通道内物质之间的作用概率大大增强,使得纳通道表现出许多与宏观体系不同的物质传输特性,例如通道表面电荷与通道内离子之间的静电作用产生了离子选择性,通道内电化学势的不对称分布产生了离子整流特性,物质传输过程中占据通道产生了阻塞脉冲特性等。纳通道中的这些物质传输特性在传感、分离、能源等领域具有广泛应用,例如通过对纳通道进行功能化修饰可以实现门控离子传输;利用亚纳米尺度的通道可以实现单分子传感;利用通道与传输物质之间的相互作用可以实现离子、分子、纳米粒子的分离;利用纳通道的离子选择性可以在通道内实现电荷分离,将不同形式的能量（如光、热、压力、盐差等）高效转化为电能。纳通道技术是化学、材料科学、纳米技术等多学科的交叉集合,在解决生物、环境、能源等基本问题方面具有良好的前景。该文综述了近10年来与纳通道物质传输理论以及纳通道技术应用相关的前沿研究,梳理了纳通道技术的发展过程,并对其在各个领域的应用进行了总结与展望。     

基于声表面波技术实现数字微流体多基片间输运

建立了声表面波实现多基片间输运微流体的新方法.由3个128(0)YX-LiNbO3压电基片组成,一个基片为接口基片,另两个为工作基片,每个基片光刻一个中心频率为27.5 MHz叉指换能器和一个反射栅.采用微量进样器将待输运的数字微流体进样到工作基片2,调节接口基片使得其与工作基片2位于同一高度,并使其间隙尽可能小,在工...     

1-芘丁酸/石墨烯复合物的电化学性质及其在葡萄糖传感器上的应用

本文采用一步法制备了1-芘丁酸/石墨烯复合物(PBA/G),研究了其电化学性质. 采用铁氰化钾和亚铁氰化钾电化学探针测定了电化学阻抗滴定曲线,确定了PBA/G的表观pK_a为6.2. 此外,将葡萄糖氧化酶(GOD)共价键合在PBA/G表面构建了葡萄糖电化学传感器,其电化学响应与葡萄糖浓度（5 mmol L^-1浓度范围内）呈线性,检测限为0.085 mmol L^-1. 实验还测定了固定在PBA/G表面的GOD的表观米氏常数为5.40 mmol L^-1,表明固定化的GOD对葡萄糖有较高的催化活性。     

四苯卟啉及其第一过渡金属配合物推动H^+通过水/硝基苯界面的机理研究

应用具有以正反馈技术补偿溶液电阻降功能的微机联用四电极恒电位测试系统研究了四苯卟啉(H_2TPP)及其第一过渡金属配合物(MTPP)对H~+在水/硝基苯界面转移的影响.结果表明,H_2TPP和MTPP对上述H~+转移过程均表现出一定程度的活性.当水相H~+浓度甚低于NB相的H_2TPP浓度时,后者推动H~+在W/NB界面的转移呈可逆并受扩散步骤控制.各MTPP对推动H~+通过W/NB界面的相对活性表现为NiTPP>MnTPP>CoTPP,CuTPP>ZnTPP,FeClTPP,与金属卟啉配合物的热稳定性一致. 根据实验事实,提出有关H同_2TPP推动H~+迁过W/NB界面的微观动力学机理.     

利用扫描电化学显微镜研究过氧化氢检测中电化学消除抗坏血酸

利用扫描电化学显微镜 (SECM)将微探针定位于宏观金盘基底电极的扩散层内 .通过向基底电极施加适当电位以氧化消除电活性干扰物质 (如抗坏血酸 ) ,提高探针电极检测过氧化氢的选择性 .基于此方法 ,系统研究了探针 -金基底电极间距和电极电位对铂微探针检测过氧化氢选择性的影响 .结果表明 ,当探针 -基底电极间距为 2 2 .6μm ,金基底电极和铂探针电极电位分别为 0 4V和 0 5V时 ,探针电极检测过氧化氢不受抗坏血酸 ( 0 0 5mmol·L-1)的干扰 .此时 ,过氧化氢检测的线性范围为 :4× 10 -5～ 1× 10 -3 mol·L-1.基于实验结果 ,提出了在微型化电化学器件制备过程中设计互相靠近的双工作电极 ,利用电化学法消除电活性干扰物以提高检测选择性的新方法 .     

金表面有机膦酸锆多层膜在不同支持电解质溶液中的稳定性

Zirconium 1,4-butylenediphosphonate[Zr(BDPA)] multilayers on a 3-mercaptopropylphosphonate-coated gold electrode were prepared by the conventional layer-by-layer method. The stability of the Zr(BDPA) multilayers in different supporting electrolyte solutions was studied by cyclic voltammetry(CV) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) measurements. The results show that the Zr(BDPA) multilayers are very stable in 0.2 mol·L^-1 KCl, 0.2 mol·L^-1 KNO₃ and low concentration phosphate buffer solution(PBS) with low pH values(c≤0.05 mol·L^-1, pH≤6.8). While in high concentration 0.2 mol·L^-1 PBS(pH=5.2～7.4), the Zr(BDPA) multilayers will be partially desorbed within two days, possibly due to the formation of more stable zirconium phosphate.     

四苯卟啉及其第一过渡金属配合物推动H^+通过水/硝基苯界面的机理研究

应用具有以正反馈技术补偿溶液电阻降功能的微机联用四电极恒电位测试系统研究了四 苯卟啉(H~2TPP)及其第一过渡金属配合物(MTPP)对H^+在水/硝基苯界面转移的影响.结果表明,H~2TPP和MTPP对上述H^+转移过程均表现出一定程度的活性.当水相H^+浓度甚低于NB相的H~2TPP浓度时,后者推动H^+在W/NB界面的转移呈可逆并受扩散步骤控制.各MTPP对推动H^+通过W/NB界面的相对活性表现为NiTPP>MnTPP>CoTPP,CuTPP>ZnTPP,FcClTPP,与金属卟啉配合物的热稳定性一致.根据实验事实,提出有关H~2TPP推动H^+迁过W/NB界面的微观动力学机理.     

聚二甲基硅氧烷毛细管电泳芯片电化学检测--快速测定对乙酰氨基酚及其水解产物

采用聚二甲基硅氧烷毛细管电泳微芯片安培检测法测定了对乙酰氨基酚及其水解产物对氨基酚.考察了缓冲溶液pH值、检测电位及分离电压的影响.以微铂电极为工作电极,在检测电位为o.8 V时,实现了对乙酰氨基酚和对氨基酚的快速分离,两者的线性范围均为10～500 μmol/L,检出限为5 μmol/L.     

芯片毛细管电泳中氨基酸的电化学检测

在PDMS微管道集成电化学检测系统中,利用集成的三维调节精确准直定位装置,以直径为150μm的铜圆盘电极,采用柱端检测模式,构建了PDMS微管道-安培检测平台,解决了由于PDMS管道几何位置易变造成的准直问题.应用该系统分离检测了精氨酸和组氨酸,结果令人满意.     

基于Taylor弥散理论的纳米粒子与蛋白质相互作用研究

在微流控芯片中将Taylor弥散分析(TDA)与激光诱导荧光检测(LIF)结合,测定了荧光素钠标记狗血清蛋白(FITC-DSA)的水合半径为(6.12±1.21)nm,扩散系数为(4.11±0.78)×10-11m2/s;然后,初步研究了FITC-DSA与不同粒径金纳米粒子(AuNPs)的相互作用.研究结果表明,不同粒径的AuNPs与蛋白质的作用不同;50 nm的AuNPs与FITC-DSA作用会导致其荧光信号增强.本研究为高通量测定纳米粒子与蛋白质相互作用提供了一种新方法.本方法具有简单快速、耗样量极少等优点,有助于深入了解纳米材料的毒性,推动安全纳米药物的发展.