“纳流体晶体”器件及应用基础研究

近年来，特征尺寸在纳米量级的纳流体器件被认为是极具应用潜力的、具有超高灵敏度的、电学读出的生物分子传感器的重要实现方式之一，并已成为纳米技术研究的重要分支。受纳米通道制备技术制约，目前所获得的纳流体器件通常有效工作截面面积小，从而有效信号小（通常为1-100pA量级），严重地制约纳流体器件的实际应用。本课题创新地提出采用纳米颗粒在微米尺度通道内的三维排布来实现具有大规模纳米通道网络的"纳流体晶体"，借助颗粒间隙实现纳米通道，以具有"晶体结构"的网络化纳米通道提高器件的有效工作截面面积，从而提高有效信号。课题主要研究"纳流体晶体"的缺陷控制策略，量化纳米颗粒粒径与"纳流体晶体"特征尺寸的对应关系，开发通过不同纳米颗粒组合排布制备异质"纳流体晶体"的方法，在此基础上制备新型纳流体二极管等微电子器件，最终将"纳流体晶体"应用于高灵敏的生物分子检测中。

近年来，特征尺寸在纳米量级的纳流体器件被认为是极具应用潜力的、具有超高灵敏度的、电学读出的生物分子传感器的重要实现方式之一，并已成为纳米技术研究的重要分支。受纳米通道制备技术制约，目前所获得的纳流体器件通常有效工作截面面积小，从而有效信号小（通常为1-100pA量级），严重地制约纳流体器件的实际应用。本课题创新地提出采用纳米颗粒在微米尺度通道内的三维排布来实现具有大规模纳米通道网络的“纳流体晶体”，借助颗粒间隙实现纳米通道，以具有“晶体结构”的网络化纳米通道提高器件的有效工作截面面积，从而提高有效信号。课题主要研究“纳流体晶体”的缺陷控制策略，量化纳米颗粒粒径与“纳流体晶体”特征尺寸的对应关系，开发通过不同纳米颗粒组合排布制备异质“纳流体晶体”的方法，在此基础上制备新型纳流体二极管等微电子器件，最终将“纳流体晶体”应用于高灵敏的生物分子检测中。课题组通过努力成功地在微通道内制备出“纳流体晶体”并测试其纳流体电学特性，初步建立了“纳流体晶体”的电学模型，并实现“纳流体晶体”二极管等、生化传感器以及能量采集器原理样机，取得了突破性的研究成果，研究工作发表SCI论文4篇，EI论文5篇，在领域内顶级会议MEMS、MicroTAS上发表2篇论文。