我院薛龍建教授課題組在Small上發表仿生傳感器最新進展

作者:本站編輯點擊:1519時間:2017-06-10

武漢大學工業研究院薛龍建教授和合作者們(中國、德國)的合作研究取得重要進展,研究成果於近期正式發表於國際一流期刊《Small》(影響因子: 8.315,工程技術一區),題為“Advanced SERS Sensor Based on Capillarity-Assisted Preconcentration through Gold Nanoparticle-Decorated Porous Nanorods”。

在許多情況下,需要對少量的液體(及其所含的物質)進行物理化學分析。例如,需要對事故或犯罪現場的小液滴、液膜或吸收在織物等中的少量液體進行檢測。現有技術需要利用特殊設備將這些液體收集起來,然後再利用溶劑將其溶解出來,再轉移到分析設備上進行分析。由於量非常少,這些液體(尤其是非常薄的液膜)非常難以收集。而且,隨後的溶解提取過程會稀釋初始的濃度,使得儀器檢測變得非常困難。

大自然給了我們很好的啟發。很多昆蟲(如,蒼蠅、瓢蟲等)通過其腳掌上剛毛內部的管道或多孔結構向接觸表麵不斷傳輸液體,以保持高效的黏附能力。每根剛毛在接觸表麵留下的液滴體積不到0.02微升(一滴水的體積大約為50微升)。模仿這種液體傳輸能力,薛龍建課題組(NISE-Lab)開發了一種用於表麵增強拉曼光譜(SERS)的傳感器。

該傳感器由連續開孔的海綿狀聚合物薄膜組成,整個傳感器的厚度很小,略大於頭發的直徑。傳感器表麵由具有同樣多孔的納米棒陣列組成(直徑300納米,直徑約為頭發的1/200)。而每根納米柱的末端修飾有直徑約為35納米的納米金顆粒。傳感器的下表麵光滑而多孔。直徑小於100納米的孔洞貫穿整個傳感器。當傳感器的下表麵與要分析的液體接觸時,液體被自動吸入傳感器,並傳輸到傳感器的上表麵。由於納米棒陣列的多孔結構具有很大的比表麵積,液體在傳感器表麵快速蒸發。在這種蒸發作用的驅動下,更多的液體被傳輸到納米棒陣列的表麵,非揮發性物質將富集在金納米顆粒上。表麵增強拉曼光譜(SERS)技術將以高靈敏度識別金納米顆粒富集的溶質。另一方麵,定向揮發技術將允許對溶液進行濃縮富集,有利於極少量物質的檢測。

該傳感器將允許在現場使用,具有非常重要的應用價值。例如,可以應用於法醫現場分析或高通量篩選。

該技術已經獲批中國專利一項。

原文鏈接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201603947/abstract

薛龍建,武漢大學動力與機械學院教授,工業研究院教授。中科院取得博士學位後,作為洪堡學者、馬普學者在德國長期從事科研工作。研究領域包括仿生功能材料、聚合物薄膜穩定性、聚合物薄膜圖案化、微納結構加工等。到目前為止, 已經發表包括《自然•通訊》在內的高水平SCI科研論文40餘篇,獲批中國專利多項,申請德國PCT專利一項。受邀擔任主編為斯普林格出版社係列叢書編撰書籍。多次受邀為國內外專業書籍撰寫相關章節。擔任十餘種國際學術期刊審稿專家。

NISE-Lab歡迎具有物理、化學、材料、生物背景的學生加入,課題組常年招收博士後。課題組與德國具有廣泛的合作,課題組成員有很多機會到德國、歐盟交流學習。