枝状结构硅纳米线的合成与高灵敏度生物传感器的制备

本研究拟化学气相沉积的方法，利用原位还原生长的金纳米颗粒作为催化剂，设计与合成一种新型的、具有三维枝状结构的硅纳米线材料，并通过合成的条件对所生长的硅纳米线主干和枝条结构进行调控。在此基础上，本研究还将探索在该枝状硅纳米线结构的表面，进行核苷酸适配子的可逆性的化学修饰的新方法，以制备具有高灵敏度、可重复利用的纳米线场效应晶体管生物传感器件。通过测量纳米线器件的实时电信号变化，可同时获得待测生物标志分子的浓度，以及其与核苷酸适配子之间的结合/解离的反应速率常数的信息。本研究将为开发具有多通道、多功能、高灵敏度的纳米生物传感器阵列检测平台和方法提供基础，以期进一步应用于疾病诊断、药物开发、环境监测等方面。

本项目面向疾病诊断和环境检测等面对人类社会的重要科学问题，基于具有单晶结构的半导体纳米线在电学、光电化学检测过程中的物质传输、结构和能级调控、界面相互作用等重要共性科学问题为目标，立足于负责人课题组在纳米线的合成、表面化学功能化及其电学、光电化学检测等领域之前获得的研究成果，通过“可控合成—功能设计—器件应用”，发展新的纳米线功能材料的合成路线与器件制备方法，探索其在疾病检测和环境卫生方面的应用前景。..在实验方法设计中，本项目基于纳米线复合材料的设计思路，提出利用化学气相沉积法与溶液法相结合，合成多种新型、单组分或多组分、具有一维、三维和枝状结构的纳米线材料。探索和开发纳米线表面的稳定、共价的化学功能化修饰的新方法。制备基于纳米线阵列的生物传感器，应用和研究利用纳米线电学、光电化学生物传感器对多种疾病标志分子的高灵敏度检测，并建立和发展利用纳米线的无标记、实时电学信号测量获得重要的化学/生物分子之间的结合/解离的方法。..本项目很好地实现并超过了原定的各项技术指标。..此外，在本项目执行过程中，项目负责人作为通讯作者，发表了标注有本项目资助的SCI论文22篇（其中20篇IF大于5，并有11篇IF大于10）、中文核心文章1篇、英文专著章节2篇。申请专利3项。此外，参加国际重要学术会议并作学术报告6次，参加国内重要学术会议并作学术报告12次，并组织国际重要学术会议（美国材料学学会2013、2014年度大会分会场）2次。培养（毕业）博士研究生1名、硕士研究生3名。..作为课题负责人获得其它国家科研项目5项——包括基金委优秀青年科学基金（2013年）、科技部重大科学研究计划课题（2012年）、教育部新世纪优秀人才支持计划（2011年）、教育部博士点基金（2014年）、教育部留学回国人员启动基金（2010年）；上海市科研项目2项——包括上海市东方学者（2012年）、上海市浦江人才计划（2010年）；以及复旦大学科研项目1项。总获得经费超过800万元。