我院薛龙建教授课题组在Small上发表仿生传感器最新进展

作者:本站编辑点击:111时间:2017-06-10

   武汉大学工业研究院薛龙建教授和合作者们(中国、德国)的合作研究取得重要进展,研究成果于近期正式发表于国际一流期刊《Small》(影响因子: 8.315,工程技术一区),题为“Advanced SERS Sensor Based on Capillarity-Assisted Preconcentration through Gold Nanoparticle-Decorated Porous Nanorods”。

 

        在许多情况下,需要对少量的液体(及其所含的物质)进行物理化学分析。例如,需要对事故或犯罪现场的小液滴、液膜或吸收在织物等中的少量液体进行检测。现有技术需要利用特殊设备将这些液体收集起来,然后再利用溶剂将其溶解出来,再转移到分析设备上进行分析。由于量非常少,这些液体(尤其是非常薄的液膜)非常难以收集。而且,随后的溶解提取过程会稀释初始的浓度,使得仪器检测变得非常困难。

 

        大自然给了我们很好的启发。很多昆虫(如,苍蝇、瓢虫等)通过其脚掌上刚毛内部的管道或多孔结构向接触表面不断传输液体,以保持高效的黏附能力。每根刚毛在接触表面留下的液滴体积不到0.02微升(一滴水的体积大约为50微升)。模仿这种液体传输能力,薛龙建课题组(NISE-Lab)开发了一种用于表面增强拉曼光谱(SERS)的传感器。

 

        该传感器由连续开孔的海绵状聚合物薄膜组成,整个传感器的厚度很小,略大于头发的直径。传感器表面由具有同样多孔的纳米棒阵列组成(直径300纳米,直径约为头发的1/200)。而每根纳米柱的末端修饰有直径约为35纳米的纳米金颗粒。传感器的下表面光滑而多孔。直径小于100纳米的孔洞贯穿整个传感器。当传感器的下表面与要分析的液体接触时,液体被自动吸入传感器,并传输到传感器的上表面。由于纳米棒阵列的多孔结构具有很大的比表面积,液体在传感器表面快速蒸发。在这种蒸发作用的驱动下,更多的液体被传输到纳米棒阵列的表面,非挥发性物质将富集在金纳米颗粒上。表面增强拉曼光谱(SERS)技术将以高灵敏度识别金纳米颗粒富集的溶质。另一方面,定向挥发技术将允许对溶液进行浓缩富集,有利于极少量物质的检测。

 

        该传感器将允许在现场使用,具有非常重要的应用价值。例如,可以应用于法医现场分析或高通量筛选。

 

        该技术已经获批中国专利一项。

 

        原文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201603947/abstract

                                              

        薛龙建,中组部千人计划专家,武汉大学动力与机械学院教授,工业研究院教授。中科院取得博士学位后,作为洪堡学者、马普学者在德国长期从事科研工作。研究领域包括仿生功能材料、聚合物薄膜稳定性、聚合物薄膜图案化、微纳结构加工等。到目前为止, 已经发表包括《自然•通讯》在内的高水平SCI科研论文40余篇,获批中国专利多项,申请德国PCT专利一项。受邀担任主编为斯普林格出版社系列丛书编撰书籍。多次受邀为国内外专业书籍撰写相关章节。担任十余种国际学术期刊审稿专家。

 

        NISE-Lab欢迎具有物理、化学、材料、生物背景的学生加入,课题组常年招收博士后。课题组与德国具有广泛的合作,课题组成员有很多机会到德国、欧盟交流学习。