单一纳米尺寸电极在单细胞/单纳米粒子分析中的应用研究

Based on laser-assisted pulling technique and the following etching process, several single nanoelectrodes, including single nanodisk electrodes, single nanowire electrodes and single nanopore electrodes, were successfully fabricated. The prepared single nanoelectrodes were characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), electrochemical method and finite-element simulation. This project mainly focuses on the wide applications in single cell/single nanoparticles analysis by use of single nanoelectrode due to its ultra-small size (r < 10 nm), fast transport rate and small charging current, which should include real-time single cell detection, single nanoparticle/small molecule collision and translocation, and the basic study of single nanoparticles on catalysis/energy-related field.

通过激光辅助拉制技术及后续刻蚀方法，制备得到单一纳米盘电极、单一纳米线电极和单一纳米孔电极。运用扫描电镜、透射电镜、电化学方法和有限元模拟方法对各种形状的单一纳米电极进行表征。本项目主要利用单一纳米电极尺寸小（r < 10 nm)、传质速率快、充电电流小等优点，重点研究各种单一纳米电极在单细胞/单纳米粒子分析中的应用。主要拟开展单一纳米线电极基纳米尺寸传感器在单细胞检测等生物活体分析中的应用；纳米粒子/生物分子在单一纳米盘电极和单一纳米孔电极表面的碰撞、传输研究；新型单一纳米粒子电极在催化/能源领域的基础研究等。

单一纳米电极尺寸电极由于其有尺寸小（直径 < 100 nm)、传质速率快、充电电流小等优点，近年来是电化学研究的热点和前沿，特别在单分子/单细胞/单颗粒分析、限域空间内的电化学、活体分析中具有独特的优势。本项目通过激光辅助拉制技术及后续处理技术，制备得到单一纳米盘电极、单一纳米线电极和单一纳米孔电极。运用扫描电镜、透射电镜、电化学方法和有限元模拟方法对各种形状的单一纳米电极进行表征。主要开展了单一纳米电极在单分子/单颗粒电分析化学和电催化方面的研究，特别是单颗粒/单分子在单一纳米盘电极和单一纳米孔电极表面的碰撞、传输研究；单一纳米线电极/单一纳米粒子电极在催化/能源领域的基础研究等。在单实体电化学领域得到了一些非常有意义的研究成果，特别是在单纳米线基光电化学、单颗粒/单分子电化学、模拟酶随机碰撞电化学等领域都取得了非常好的突破。主要成果在包括Analytical Chemistry （8篇）, Journal of Physical Chemistry Letters （1篇）, Journal of Physical Chemistry C （3篇）, ACS Catalysis（1篇）, Chemical Communications（1篇）, Chemistry - A European Journal（2篇）等国际主流杂志上发表论文31篇，获批国家发明专利7项。可以说非常圆满的完成了本研究课题的任务。