有序介孔材料: 历史、 现状与发展趋势

有序介孔材料是指孔径在2~50 nm之间的多孔材料, 是一类具有均匀孔径、 高有序度纳米孔道和高比表面积的新材料. 在过去30年里, 有序介孔材料的研究取得了长足的进步, 在可控合成、 结构设计和调控及功能化等方面形成了系统的理论. 同时, 其应用领域也不断被拓展, 包括能源存储与转化、 催化、 生物医药和传感等方面. 本文首先回顾了有序介孔材料的发展历史, 简要介绍发展过程中“里程碑式”的研究工作; 然后根据构效关系总结了其在不同领域应用的最新进展; 最后讨论了有序介孔材料领域进一步发展所面临的挑战与机遇, 并对未来前景进行了展望.     

基于核酸适体的新型液晶生物传感用于检测血小板源性生长因子BB

利用核酸适体与其靶分子具有高度特异性结合的原理,建立了基于液晶取向改变的以核酸适体为捕获探针用于检测血小板源性生长因子BB(Platelet-derived growth factor BB,PDGF-BB)分子的新型液晶生物传感方法。核酸适体通过戊二醛偶联固定在3-氨丙基三乙氧基硅烷/N,N-二甲基-N-十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵[(3-Aminopropyl)trimethoxysilane/N,N-dimethyl-N-octadecyl(3-aminopropyl)trimethoxysilyl chloride,APTES/DMOAP]混合自组装的传感基底表面,当靶分子PDGF-BB存在时,可与核酸适体发生特异性作用结合于传感基底表面,根据生物分子的空间尺寸效应能诱导液晶分子取向发生变化,从而引起光学信号的亮度和色彩发生改变,实现对PDGF-BB的快速检测。本方法具有操作简单、选择型好、灵敏度高的特点,在PDGF-BB浓度为5 nmol/L时仍可观察到明显的光学信号变化。     

基于石墨烯修饰电极的电化学生物传感

石墨烯是一种具有单原子厚度的二维碳纳米材料,具有大的比表面积、高的导电性和室温电子迁移率,以及优异的机械力学性能.石墨烯还具有电化学窗口宽,电化学稳定性好,电荷传递电阻小,电催化活性高和电子转移速率快等电化学特性.化学修饰石墨烯,特别是氧化石墨烯(GO)和还原氧化石墨烯(rGO),可以被宏量、廉价地制备出来.它们具有可加工性能,可以被组装、加工或复合成具有可控组成和微结构的宏观电极材料.因此,石墨烯及其化学修饰衍生物是用于电化学生物传感的独特而诱人的电极材料.例如,GO是一种化学修饰石墨烯,也是石墨烯的重要前驱体;其边缘具有大量的羧基可用于共价固定酶,从而能实现酶电极的生物检测.在GO上的不可逆蛋白吸附也可以促进蛋白质的直接电子转移以提高其电化学检测性能.但是,GO大量的含氧官能团破坏了石墨烯本征的共轭结构,降低了其电学性能并限制了其实际应用.GO可以通过化学、电化学、热还原等技术转化成rGO,从而能部分修复其共轭结构,提高其导电性与传感性能.另一方面,石墨烯是一种零带隙材料;原子掺杂可以调控其能带结构,提高其电催化性能.石墨烯材料也常常需要通过与其它功能材料的复合进一步改善其可分散与可加工性能,提高其电催化活性和电化学选择性.本文综述了本征石墨烯(包括GO,rGO和掺杂石墨烯)以及石墨烯与生物分子、高分子、离子液体、金属或金属氧化物纳米粒子等复合材料修饰电极在检测各种生物分子方面的研究进展,并对该研究领域进行了展望.     

基于电聚合多巴胺-透明质酸复合膜界面构建过氧化氢电化学传感器

在玻碳电极上,通过电聚合方式修饰聚多巴胺,基于静电作用与透明质酸形成复合膜界面,利用活性氧H2O2对透明质酸的降解作用和电化学阻抗检测技术,实现对H2O2的检测。结果表明,在0.01 mol/L PBS(pH 7.0)介质中,加入H2O2作用30～40 min,此传感器可成功用于对H2O2的检测,线性范围为1.0×10"5～4.0×10"4mol/L,检出限为2.0×10"6mol/L。此电化学传感器具有灵敏、廉价、良好的稳定性和重现性等优点,建立了一种活性氧检测方法。     

基于纳米探针的肿瘤细胞电化学传感研究进展

纳米材料在纳米尺度下具有独特的光、电、磁等性质,已广泛应用于细胞电化学传感的研究,该研究工作提高了肿瘤细胞检测的灵敏度与特异性,为癌症的早期诊断与治疗提供了新的方法与思路。本文综述了基于纳米探针进行肿瘤细胞电化学传感研究的工作,总结了纳米电化学细胞传感技术在肿瘤细胞固定、识别、检测及诱导凋亡等方面的研究进展,并对未来研究动向进行了展望。     

辣根过氧化物酶在金属螯合琼脂糖/CNTs修饰电极表面的固定化及邻苯二酚检测

将辣根过氧化物酶亲和固定在金属螯合功能化的琼脂糖/碳纳米管复合物修饰电极上,构建了一种新型的安培生物传感器,并将其用于邻苯二酚分析检测.金属螯合亲和是利用Ni2＋对辣根过氧化物酶表面的组氨酸或半胱氨酸残基强烈且可逆的亲和键合能力.因此,在分子中有这样残基的酶很容易固定在含有镍螯合的功能化的琼脂糖/碳纳米管复合物上.采用线性扫描伏安法和安培法研究,酶电极对邻苯二酚在-0.05V（vs.SCE）直接还原生物催化其生成的醌类物质而间接测定.对影响生物传感器灵敏度的pH、施加电位和H2O2浓度进行了研究.研究结果表明在pH为7.0,电极电位为-0.05V（vs.SCE）,H2O2浓度为40-M时,传感器有很好的响应.利用构建的生物传感器对邻苯二酚、苯酚、对叔丁基邻苯二酚及2-氯酚进行了测试,显示出高的灵敏度,特别是对邻苯二酚,其线性范围为2.0×10-8～1.05×10-5M,检测限为5.0×10-9M.此外,生物传感器在保存60天后其响应为起始水平的90%,响应时间为3s,并能用于实际水样测定,表明构建的生物传感器有宽的线性范围、高的灵敏度、好的抗干扰能力和长期稳定性.     

N3染料对F-的高选择性光学传感性质

采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱滴定方法研究了N3染料, cis-Ru(H2dcbpy)2(NCS)2 (H2dcbpy=4,4’-二羧酸-2,2’-联吡啶), 在二甲基亚砜(DMSO)溶液中对F-、Cl-和Br-的识别行为. 结果表明, F-能引起N3的吸收光谱和荧光光谱的明显变化, 能作为高选择性的荧光和比率色度F-传感器. N3与F-相互作用产生一个大的荧光增强因子40, 在已报道的基于Ru(II)配合物的F-传感器中较为罕见.     

应力波和动光弹等差条纹的分析与判读

介绍了动光弹的基本原理，并从理论上回答了动光弹应用中的一些问题，如惯性力可否忽略等．并在总结回顾动光弹等差条纹级次判读方法的基础上，提出了把应力波理论与等差条纹分析判读相结合的方法，这样不仅使条纹判读的概念更清晰，而且可提高条纹分析和级次判读的准确性．     

中国科大光力学工作进展

中国科学技术大学光力学实验室近年从事实验力学方法在红外成像、金属物理学以及生化传感等交叉领域的研究，为实验力学带来了新的研究内容，也为相关领域的研究开辟出独特的途径。本文拟对该小组近年来取得的研究进展作一个概述：1）提出微梁阵列FPA变形的高灵敏光学检测法，设计制作出相应的FPA，实现了新概念光学读出红外成像，热成像指标处于国际领先；2）提出用动态散斑研究合金材料锯齿形屈服剪切带，建立了溶质原子与位错交互作用的动态应变时效模型，再现出锯齿形加载曲线和带反复传播的轨迹；3）提出用微梁传感研究大分子／蛋白质构象折叠，检测到构象转变过程中分子间力的相互作用信息和折叠动力学过程，为研究大分子折叠机理提供了一种新途径。     

基于拉曼散射光动态校准的分布式光纤温度传感系统

分布式光纤温度传感(distributed temperature sensor, DTS)系统进行温度测量时,参考光斯托克斯光强度随着温度的升高而增大,使信号光反斯托克斯光与参考光斯托克斯光强度的比值减小,测量温度小于真实温度,降低系统的测温准确度.本文提出并实验验证了一种新的动态校准法修正斯托克斯光信号,可有效减小斯托克斯光导致的测温误差,提高系统的测温准确度.该方法根据参考光纤中的实时斯托克斯光强分布,模拟出对应的整条光纤在参考温度环境中的斯托克斯光强度曲线,实现斯托克斯光的温度响应修正.实验结果表明,与传统温度解调方法相比,分布式光纤温度传感系统进行斯托克斯光动态校准后测温准确度最高提升4.3℃.与瑞利噪声抑制法联用后,测温准确度提高8.9℃.本研究为DTS系统进行高温环境温度监测提供了一种新的解决方案.