可控纳米间隙电极的场效应管制作新方法与规模化制造研究

运用化学、材料学、分子生物学和物理学等多学科交叉与融合，以纳电子线路中场效应管为模型，探索基于一维纳米材料的可控纳米间隙电极纳电子器件制作过程中关键科学问题，研究场效应管物理参数的调控新方法，发展规模化、功能化、集成化以及普适性制造的新工艺，同时研究相应的纳米尺度效应和界面效应。本项目将为纳米加工技术提供新思路和新方法，为解决纳米制造过程中的关键科学问题提供重要的理论积累，对纳米制造技术发展具有重要的科学意义。

本项目针对可控纳米间隙电极设计、制作及其在检测器件中的应用等基础科学问题开展了大量的研究工作。其中，运用化学、材料学、分子生物学和物理学等多学科交叉与融合，以纳电子线路中场效应管为模型，探索基于一维纳米材料的可控纳米间隙电极纳电子器件制作过程中关键科学问题，研究场效应管物理参数的调控新方法，发展规模化、功能化、集成化以及普适性制造的新工艺，同时研究相应的纳米尺度效应和界面效应。主要的科研进展如下：. 提出了量子点增强纳米间隙电极器件信号的新思路。在纳米间隙电极间引入硒化镉量子点（CdSe量子点），通过硒化镉量子点对紫外可见光的光敏特性，从而有效地提高了生物分子检测的灵敏度与信号强度。同时，还采用电化学阻抗谱和循环伏安法进一步证实了紫外可见光照下信号显著增强效应。该研究结果发表在《Small》杂志（Small, 2012, 8, 3274-3281），并被选为当期封面。. 提出了基于“抑制电荷输运”效应的纳米间隙电极器件的新原理。将环糊精组装到金纳米颗粒表面，利用环糊精分子（CD）空腔对于环境持久性有机污染物多氯联苯分子（PCBs）的捕获作用，利用其“抑制电荷输运”效应，实现了对PCBs的高灵敏度、高选择性检测。结合“热电子发射”的电子隧穿模型的模拟结果表明：纳米间隙中介质的相对介电常数以及纳米间隙的间距尺寸是两个引起电流变化的主要原因。该研究成果发表在美国化学会《分析化学》杂志上(Analytical Chemistry, 2012, 84, 9818-9824)。. 该项目到目前为止已在small, Advanced Functional Materials, Analytical Chemistry, Materials Today, Langmuir等杂志上发表SCI收录论文8篇。