新研究

光纤生物传感器研究有突破cTnI检测达最高灵敏度

Biosensors and Bioelectronics（Volume 106）近期刊发了长春光学精密机械与物理研究所吴一辉研究小组提出的一种基于光纤耦合器的无标超高灵敏度生物传感器，对急性心肌梗塞检测标志物心肌肌钙蛋白I(cTnI) 的检出达到目前世界最高灵敏度。

这种传感器基于光纤耦合器中奇模和偶模的干涉效应，两个相干模式的群有效折射率相等时，出现转折点，即零色散，此时的灵敏度理论为无穷大。实验中，通过检测近转折点的光谱曲线得到的折射率灵敏度为91777.9nm/RIU，对cTnI的检出限为2fg/mL，为目前国际相关领域取得的最高灵敏度。这种光纤耦合器传感器具有良好的特异性和重复性，对后期生物传感器的实用化具有重要意义。除了cTnI，该生物传感器还可用于其他生物标志物的检测。

cTnI是一种仅存在于心肌细胞中的结构蛋白亚型，以其显著的特异性和敏感性成为急性心肌梗塞检测的“黄金标准”。当发生心肌损伤时，cTnI释放并进入血液循环系统中数小时候后达到峰值并维持6天～ 8天，但作为生物标志物在发病前后血液中的cTnI浓度极低，对临床诊断提出了非常苛刻的要求。所以，这项研究的成功对心肌梗塞、癌症等生物标志物的检测具有重要意义。

可嵌于RFID中的石墨烯传感器终将改变物联网

据2018年1月8日的Scientific Reports报道，英国曼彻斯特大学的研究人员通过在石墨烯上层叠一层氧化石墨烯，产生了一种灵活的异质结构，由此设计了一种可嵌于RFID中的石墨烯湿度传感器，可连接到任意无线网，能够与WiFi和5G网络兼容。设备可通过接收器来获取能源，无需电池电源支持。

具有RFID属性的传感器是物联网的核心所在。这项革命性的设计，其开创之处在于传感器可以逐层复制，实现各种结构，而且批量生产的成本非常低。这种传感器的设计思路将有可能彻底改变物联网。这项新发明将提供广阔的应用，比如无源智能无线控制系统，监控那些对湿度、食品安全、医疗卫生以及核废料等敏感的生产过程。

该研究的项目主管Zhirun Hu博士说道：“这项研究不会因为新应用而终结，而是引导了新的可能性，通过将该技术与其他2-D材料相结合，未来有可能会打开一个无线传感应用领域的新视野。”

3D微纳结构自成型技术助力开发柔性传感器

Advanced Materials最新一期（2018，30（3））封面报导了我国科研人员在3D微纳米结构组装研究的一项成果——由中科院化学研究所宋延林等提出的一种用于纳米多组件体系结构的3D自成型策略。该研究对纳米材料的精细图案化组装、印刷柔性传感器、光学器件、透明导电膜和最优微纳串线应用方面具有重要意义。

研究人员以液滴操控微纳结构立体成型为研究出发点，利用模板诱导液滴在3D空间内自发收缩，实现了单一或多材料的3D微纳结构的快速组装成型。液体自发收缩成型的过程遵循热力学最稳定状态，在连接方式上符合数学的最优连接，使液体中的纳米材料通过一步组装形成最优化结构。基于银纳米颗粒的立体微纳电路显示了在立体集成电路的潜在应用；基于两种量子点共组装的3D微纳结构在间隔小于3μm时仍能实现良好的多色显示。这种通过液滴自发成型组装的3D微纳结构，为新型立体光电器件的发展提供了新思路。

近年来，3D微纳米结构的组装研究，尤其是3D结构对立体电路及光电器件的制备尤其引有关注。然而，传统方法很难实现自支撑3D悬空结构，且所适用的材料十分有限。因此，研究简便普适的3D微纳结构制备方法对新型光电器件的发展具有重要意义。