基于多层叉指超微带电极阵列的葡萄糖传感器

采用多层工艺和光刻方法在玻璃衬底上加工了亚微米级金叉指型超微带电极阵列（IDA）,IDA电极的宽度为362nm,电极表面位于沟槽内。实验表明,所加工的IDA电极可作为生物和化学传感器的一次性超微基体电极。采用电聚合的方法将葡萄糖氧化酶（GOD）和吡咯（PPy）固定于IDA电极,该修饰电极可作为葡萄糖传感器。采用该葡萄糖传感器对磷酸钾缓冲溶液（pH7．0）中的葡萄糖浓度进行了比对测量,在2．0-7．0mmol／L的浓度范围内,传感器的响应时间为10s;灵敏度为14．6nA／（mmol／L）,相关系数为0．999。     

基于ZnO纳米线的螺旋线形跨尺度葡萄糖传感器

制备了一种基于螺旋线形跨尺度结构的酶传感器, 并对该传感器进行了表征和性能测试. 将ϕ 30 μm键合Au丝以螺旋线方式手工缠绕在ϕ 125 μm光纤纤芯上, 在该Au螺旋线上用水浴法合成ZnO纳米线, 得到螺旋线形跨尺度结构; 在ZnO纳米线上物理吸附葡萄糖氧化酶(GOD), 制备了葡萄糖传感器工作电极. 利用扫描电子显微镜(SEM)图像和MatLab图像处理算子分别对螺旋线形跨尺度结构表面形貌及其上活力为50 units/mg的GOD吸附效果进行了定性和定量表征, 分析了非高斯粗糙表面与GOD吸附效果的影响关系. 基于三电极体系采用循环伏安法和计时安培法测试了制备的12个工作电极的性能, 测得该类传感器的灵敏度为(1.410±0.665) μA·L/(mmol·cm²), 线性范围为0~(4.292±0.652) mmol/L, Michaelis-Menten常数为(3.571±1.280) mmol/L, 检出限为(14.085±8.393) μmol/L. 使用活力更高的GOD可以得到性能更好的螺旋线形跨尺度葡萄糖传感器. 该类传感器可广泛应用于医药、 生物、 食品加工及环境监测领域中尿酸、 尿素、 胆固醇、 过氧化氢和苯酚等的检测.     

ZnO纳米线薄膜的合成参数、表面形貌和接触角关系研究

水浴法合成ZnO纳米线薄膜的工艺参数直接影响其表面形貌, 并使其接触角及润湿性能发生变化. 本文仿真分析了轮廓算数平均偏差、偏斜度、峭度、相关长度等特征参数对随机粗糙表面特性的影响规律; 改变生长时间、种子层溶液和生长液的浓度, 批量制备了表面形貌不同的ZnO纳米线薄膜; 提出了取样长度的确定方法, 并基于扫描电镜图像和Matlab图像处理算子对ZnO纳米线薄膜表面形貌的特征参数进行了提取; 将表面形貌高度和水平方向的特征参数引入Wenzel模型, 分析了合成参数、表面形貌特征参数与接触角的影响关系. 结果表明, 合成参数变化时, 选择取样长度5.0 μm为宜; 生长液浓度大于0.125 mol/L时, ZnO纳米线之间发生重结晶, 并呈现疏水性; 改变种子层溶液浓度和生长时间, 均得到超亲水表面. 上述结论可用于不同氧化酶、细胞等在ZnO纳米线薄膜上的有效吸附及相应传感器测试性能的进一步提高. 关键词： ZnO纳米线 水浴合成 表面形貌 接触角     

表面形貌对螺旋线形跨尺度电化学葡萄糖传感器性能的影响

将键合金丝以螺旋方式紧密绕制在光纤纤芯上,用水浴法在其表面合成氧化锌纳米线,再将葡萄糖氧化酶物理吸附在纳米线上,得到了螺旋线形跨尺度葡萄糖酶电极。提取了该跨尺度结构及相应酶电极的表面形貌,表征了该批酶电极的电化学性能。结果表明,氧化锌纳米线的合成参数对跨尺度结构的表面形貌、葡萄糖氧化酶的固定效果、跨尺度电化学葡萄糖传感器的性能有显著影响;当生长液Zn2+浓度为25 mmol/L时,跨尺度结构表面形貌的粗糙度为0.10μm、相关长度0.29μm,此时葡萄糖氧化酶的固定效果最好,对应的葡萄糖传感器灵敏度为2.15μA/(mmol/L·cm2)、线性范围0~4.5 mmol/L、检出限9.2μmol/L、Michaelis-Menten常数3.68 mmol/L。研究结果不但有助于螺旋线形跨尺度酶电极的批量制备,还可显著提高其测量精度。     

圆环孔阵列超材料对热释电太赫兹探测器性能影响关系研究

本文提出了新的基于圆环孔阵列超材料的钽酸锂热释电太赫兹探测器,以提高0.1—1 THz频段太赫兹波探测性能.仿真分析了内外径、周期、厚度等特征参数对圆环孔阵列超材料太赫兹波透射带宽及透射率的定量影响关系,阐明了圆环孔阵列超材料与热释电探测器的不同结合方式对探测器的带宽及噪声等效功率的作用机理;制备了两种圆环孔阵列超材料钽酸锂热释电太赫兹探测器;测试了圆环孔阵列超材料的透射特性和两类热释电探测器的噪声等效功率.结果表明,所制备的圆环孔阵列超材料在0.25—0.65 THz频段透射率大于40%,实现了带通滤波.当圆孔阵列超材料与热释电探测器保持足够间距时,在0.315 THz点频其噪声等效功率为11.29μW/Hz^0.5,是带通波段外0.1 THz噪声等效功率的6.3%,实现了带通探测;当圆环孔阵列超材料与热释电探测器贴合时,在0.315 THz点频其噪声等效功率为4.64μW/Hz^0.5,是无圆环孔阵列超材料探测器噪声等效功率的29.4%,实现了窄带探测.上述结论可用于生物成像、大分子探测等领域中特定太赫兹波段的带通与窄带探测.     

亚微米级叉指型超微带电极阵列的加工和电化学表征

超微电极具有常规电极无法比拟的优良的电化学特性.超微电极包括单超微电极和超微电极阵列,单超微电极响应电流较小,一般仪器难以检测;而超微电极阵列除具有单超微电极的特点外,还能增加测量时的响应电流,有利于仪器检测.其中的叉指型超微带电极阵列(IDA)具有产生-收集效应,可提高检测的灵敏度,实现低浓度测量[1～4].将微电子技术和微细加工技术应用于化学和生物传感技术已引起关注,利用微细加工技术可以实现传感器的微型化、集成化和智能化;减少测量使用的样品量;使传感器的敏感元件具有确定的形状和尺寸,提高测量结果的一致性.本文用多…     

基于ZnO纳米线的圆柱形微纳米跨尺度结构的制备与表征

基于水浴法在光纤纤芯上合成了ZnO纳米线, 得到了圆柱形微纳米跨尺度结构. 将纳米级的随机粗糙表面叠加到微米级的圆柱形基底上, 实现了对圆柱形跨尺度结构表面形貌的仿真分析. 采用扫描电子显微镜(SEM)并结合Matlab图像处理算子对跨尺度结构的表面形貌和ZnO纳米线的几何特征参数进行了表征. 与ZnO纳米线薄膜实际轮廓提取出的特征参数相同, 对均方根粗糙度为39.2 nm、偏斜度为0.1324及峭度为2.7146的圆柱形粗糙表面进行了仿真, 验证了仿真表面与实际轮廓的一致性. 建立了合成工艺参数对ZnO纳米线的长度、直径及长径比等几何特征参数的影响关系, 确定最佳工艺条件为: 种子层溶液Zn²⁺浓度为1.0 mmol/L, 生长液Zn²⁺浓度为0.03 mol/L, 生长时间为1.5 h, 水浴恒温90℃.     

金微盘电极的加工和表征

微电极具有常规电极无法比拟的优良的电化学特性^[1,2].它包括单微电极和微电极阵列, 其中单微电极的整体尺寸小, 可用于微区分析研究. 目前微盘电极的工艺改善目标主要包括: 电极整体尺寸小、 电极材料和绝缘层之间的粘附性高及电极具有明确的和可重复的形状和尺寸等^[3]方面.