鋰電世界  在國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973項(xiàng)目)、國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃“納米制造的基礎(chǔ)研究”、中科院“百人計(jì)劃”等項(xiàng)目的大力支持下，近期，中科院合肥研究院智能所仿生功能材料與傳感器件研究中心研究員劉錦淮和黃行九帶領(lǐng)課題組在納米間隙電極傳感器件的研究中取得重要進(jìn)展。

    納米間隙電極傳感器件的突出特點(diǎn)是直接地將待測(cè)物質(zhì)的某種特性轉(zhuǎn)化為更簡(jiǎn)潔、更直觀的電信號(hào)——如電阻、阻抗、電容、介電性等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的痕量、高靈敏度檢測(cè)。其中，針對(duì)痕量的待測(cè)目標(biāo)分子，如何獲得增強(qiáng)的、有效的信號(hào)一直是研究熱點(diǎn)之一。智能所研究人員運(yùn)用金納米顆粒構(gòu)筑了納米間隙電極，提出了兩種檢測(cè)新思路。

    首先，研究人員通過(guò)在納米間隙電極間引入硒化鎘量子點(diǎn)(CdSe量子點(diǎn))，通過(guò)硒化鎘量子點(diǎn)對(duì)紫外可見(jiàn)光的光敏特性，從而有效地提高了有機(jī)分子鏈霉親和素檢測(cè)的靈敏度與信號(hào)強(qiáng)度。檢測(cè)濃度低至10納米(紫外光照條件下信號(hào)增強(qiáng)可達(dá)到40納安左右)。同時(shí)，還采用電化學(xué)阻抗譜和循環(huán)伏安法進(jìn)一步證實(shí)了紫外可見(jiàn)光照下信號(hào)顯著增強(qiáng)效應(yīng);而且停止光照后電化學(xué)阻抗值恢復(fù)到未加光照的水平，表明硒化鎘量子點(diǎn)的信號(hào)增強(qiáng)作用是可靠且可逆的。這一研究結(jié)果近期發(fā)表在國(guó)際納米材料雜志《微尺度》上(Small, 2012, 8, 3274-3281)，并被選為當(dāng)期封面。

    相反地，研究人員將環(huán)糊精組裝到金納米顆粒表面，利用環(huán)糊精分子(CD)空腔對(duì)于多氯聯(lián)苯分子(PCBs)的捕獲作用，提出了另一種“抑制電荷輸運(yùn)”式檢測(cè)新方法，即當(dāng)不良介電性質(zhì)的多氯聯(lián)苯分子進(jìn)入到環(huán)糊精分子空腔后，測(cè)量的電流信號(hào)強(qiáng)度顯示出明顯的下降。采用該方法對(duì)多氯聯(lián)苯的最低檢測(cè)濃度達(dá)到1納米。該器件對(duì)待測(cè)有機(jī)分子的介電性能和分子體積有較高選擇性。“熱電子發(fā)射”的電子隧穿模型的模擬結(jié)果表明：納米間隙中介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)以及納米間隙的間距尺寸是兩個(gè)引起電流變化的主要原因。此項(xiàng)研究成果發(fā)表在了美國(guó)化學(xué)會(huì)《分析化學(xué)》雜志上(Analytical Chemistry, Articles ASAP, DOI: 10.1021/ac302078d)。

    相關(guān)研究成果刊登在Small2012年第21期封面