石墨烯纳米生物传感器研究取得新进展

      作为一种新型的二维纳米材料，石墨烯以其独特的物理性质引起了极大的关注。和其它结构相比，石墨烯具有极高的电导率、热导率、及出色的机械强度；并且作为单原子平面二维晶体，石墨烯在高灵敏度检测领域具有独特的优势。然而目前人们对石墨烯与生物的界面却知之甚少，这一问题的研究对于石墨烯能否应用于生物电子学至关重要。

　　国家纳米科学中心方英课题组和美国哈佛大学Lieber课题组合作首次成功制备了石墨烯与动物心肌细胞的人造突触。研究人员首先通过纳米加工技术得到高信噪比的石墨烯场效应晶体管集成芯片，进而在芯片表面培养鸡胚胎心脏细胞。研究发现，石墨烯和单个心肌细胞之间形成稳定接触，实现了对细胞电生理信号的高灵敏度、非侵入式检测。更重要的是，该研究第一次实现了通过门电势的偏置引起同一石墨烯器件n型和p型工作模式的转变，进而在细胞电生理过程中得到了相反极性的石墨烯电导信号，充分证明了测量生物信号的电学本质。另外，研究人员进一步比较了不同尺寸石墨烯生物传感器、石墨烯与硅纳米线集成传感体系对同一心肌细胞的检测，为发展高集成纳米生物传感阵列提供了理论指导和实验基础。
　
　　该项工作建立了一维、二维纳米材料与细胞相结合的独特研究体系，将为生物电子学的研究带来新的机遇。相关结果已经发表在2010年3月的Nano Letters上（http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/nl1002608），上述研究工作得到中国科学院院长特别基金和国家自然基金委面上项目的支持。

多种形态与尺度发光材料研究获突破

      中科院长春应用化学研究所在“多种形态与尺度发光材料的制备、结构、性能及其应用探索研究”方面取得突破性进展，研究成果在SCI杂志上发表论文165篇，其中影响因子大于3.0的论文70篇，主要论文SCI他引1387次；获授权中国发明专利3项，在国际国内会议上作邀请报告30余次。

　　中科院长春应化所瞄准这一重要方向，重点采用溶胶—凝胶法、水热及溶剂热法、高温溶剂法、超声法和喷雾干燥法等各种软化学方法，制备了多种形态结构和尺度的稀土及半导体发光材料以及以碳杂质和氧缺陷为发光中心的新型高效环境友好发光材料。在发光薄膜及其图案化技术、新型粉体发光材料及其形貌尺寸调控、单分散稀土及半导体纳米发光材料的制备等方面取得突破性进展。

　　具体创立了一种简单易控并具有普适性的制备发光薄膜并实现其图案化的方法，即溶胶—凝胶软石印法，利用该方法制备了数十种无机盐和氧化物等薄膜发光材料，图案线宽可以达到5微米，该方法被多篇综述文章评价为软石印技术的新进展之一；开发了一种通用性的、利用SiO2微球为模板并结合溶胶—凝胶表面涂敷技术来制备非团聚球形发光材料的新方法，实现了材料形貌和发光性能的双重调控；制备出以稀土、碳杂质及氧缺陷为发光中心的多种新型发光材料，在场发射显示及白光照明领域有潜在应用价值；首次将发光功能化介孔分子筛用作药物缓释载体，可以通过发光强度变化来监控药物的释放量，有望成为一种新型智能药物缓释体系；成功制备出多种单分散的稀土及半导体纳米发光材料，探索出利用核壳结构来提高其发光效率的有效途径；同时合成出各种多种特殊形貌（管、棒、线、棱柱等）纳米—微米结构的氧化物、氟化物等光功能材料，研究了其生长机理，揭示了材料的形态结构对其光学性能的影响规律。

　　日前，该成果荣获2009年度吉林省科技进步奖一等奖。