半导体纳米材料光电生物传感研究

半导体纳米材料具有优良的光电性质，利用这些特性可开发研制各类传感器件。将半导体纳米材料与生物分子共同组装在电极表面可以利用分子生物识别和生物催化过程来改变半导体纳米材料所产生的光生电流或光生电压的强度，从而达到生物检测的目的。而合成新型半导体纳米材料，探索半导体纳米材料的光电性质和光电生物传感的作用机制是目前亟待解决的问题。本项目旨在利用超声化学、电化学和微波化学等方法合成一系列半导体纳米材料；在电极表面进行组装，构建仿生纳米界面；利用光电化学方法研究仿生纳米界面上生物物质与纳米材料的相互识别与作用机制，并将半导体纳米材料探针的特异性、光电检测技术的高灵敏性以及生物反应的高选择性结合起来，发展新型高效的纳米半导体光电生物传感器。这些研究成果对于开发新型的光电生物传感体系以及拓展半导体纳米材料在生命分析中的应用具有非常重要的意义。

半导体纳米材料具有优良的光电性质，利用这些特性可开发研制各类传感器件。将半导体纳米材料与生物分子共同组装在电极表面可以利用分子生物识别和生物催化过程来改变半导体纳米材料所产生的光生电流或光生电压的强度，从而达到生物检测的目的。而合成新型半导体纳米材料，探索半导体纳米材料的光电性质和光电生物传感的作用机制是目前亟待解决的问题。我们通过能级调控，设计合成一系列半导体纳米材料。采用共价键分子连接、化学浴沉积以及连续离子层吸附反应等方法实现半导体纳米材料在电极表面的高效组装，进一步提高半导体纳米材料在电极表面的覆盖率。通过光电调制技术研究电荷的传输机理，开展进一步提高光电转换效率的研究。将所得半导体纳米材料与生物物质（核酸适配体和细胞等）进行组装，构建仿生纳米界面。对有关媒介体、促进剂进行筛选，通过光电方法研究仿生纳米界面上生物物质与半导体纳米材料的相互识别与作用机制。将生物技术、纳米技术和光电检测技术有机结合起来，开发新型、高效的半导体纳米光电生物传感器。我们通过利用化学等方法合成了一系列半导体纳米材料如CdS/石墨烯、CdS@ZnS:Mn、Au/SnO2等；通过生物分子偶联技术将半导体纳米材料与生物分子如DNA、叶酸、多肽链等组装在电极表面，构建纳米生物光电界面；利用光电化学方法研究纳米生物界面上生物物质与检测对象的相互识别与作用机制，并将半导体纳米材料探针的特异性、光电检测技术的高灵敏性以及生物化学反应的高选择性结合起来，发展新型高效的纳米半导体光电生物传感器，如半胱氨酸传感器、谷胱甘肽传感器、细胞光电化学传感器、抗癌药物药效检测器、DNA传感器等等。这些研究成果对于开发新型的光电生物传感体系以及拓展半导体纳米材料在生命分析中的应用具有非常重要的意义。