一、DNA分子的电子传输特性（论文文献综述）
张金玲[1]（2021）在《基于过渡金属硫属化合物量子点的光电化学适配体传感器研究》文中指出光电化学生物传感是将光电化学过程与生物分子特异性识别反应相结合而发展起来的一种新兴的传感技术,其检测机制是在光照下,利用生物识别元件与靶标分子之间的生物识别作用所引起的光电流信号的变化来实现检测。由于激发源（光）和检测信号（光电流）完全分离,光电化学传感相较于常规的光学检测手段和电化学方法具有更高的灵敏度和更低的背景噪音。此外,光电化学生物传感还具有装置简单、价格低廉、易于微型化等特点,现已经成为一种极具应用潜力的分析方法。作为构建光电化学生物传感器的核心要素,光电活性材料的光电转换效率直接决定传感体系的分析检测性能,因此,开发新型高性能光电活性材料已成为光电化学生物分析领域的重点研究方向。随着对二维过渡金属硫属化合物材料（TMDs）研究的逐步深入,零维TMDs量子点（TMDs QDs）因其独特的性质引起广泛关注。由于量子限域效应,TMDs QDs具有独特的电子结构、高的电子迁移率和出色的光物理特性。同时,因具有更好的溶解性、更高的光学性能可调性、易于表面功能化及复合能力,有望成为构建高性能异质结构的光活性材料。本论文设计并制备了多种基于TMDs QDs的异质结构光电活性材料,深入探究了其光电转换性能,揭示了光生电荷分离、传输及复合机制。在此基础上,选择合适的生物探针,设计几种信号放大策略及新型检测模式,构筑了几种高性能光电化学生物传感器,并对相关疾病标志物的检测性能进行了系统研究:（1）采用简单浸渍方法制备了MoS2 QDs-Bi OI p-n异质结构光电活性材料。研究表明,形成异质结构提高了可见光吸收能力,显着降低了光致发光强度,延长了载流子寿命。在Mo S2 QDs-Bi OI界面内建电场的驱动下,异质材料的光生载流子得到有效分离,显着提高了光电流信号强度。以特异性识别肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的适配体为生物识别元件,成功构建了自驱动式光阴极TNF-α适配体传感器,实现了对血清中TNF-α含量的快速准确测定。（2）以Cu-MOF（Cu3（BTC）2）和双氰胺为前驱体,采用原位热解方法成功制备了Cu O/g-C3N4 p-n异质结构光电活性材料。研究表明,原位形成的异质结构显着增强了可见光吸收,减小了禁带宽度,加快了光生载流子分离与传输速度;异质结构的内建电场加速了光生载流子的分离与传输,获得了优异的光电响应性能。以Cu O/g-C3N4为异质结构光阴极,β-淀粉样蛋白寡聚物为目标分子,引入Mo S2QDs@Cu NWs多功能信号放大复合物,通过表面增强等离子体效应提高阴极光电响应,同时作为纳米酶催化生物沉淀反应。通过光电极表面固定的c DNA与Mo S2 QDs@Cu NWs标记的适配体间的DNA杂交反应,建立了“开-关-开”型光阴极生物分析新体系,实现了对β-淀粉样蛋白寡聚物的超灵敏检测。（3）光电化学检测通常将光电活性材料与生物识别分子置于同一电极上,在这种模式中,检测过程可能会对光活性材料造成损害,造成假阴性的检测结果。我们以Mo S2 QDs/Cu NWs为光阴极材料,设计构筑了一种超灵敏、可控释放的分离式光电生物传感器,用于超灵敏测定β-淀粉样蛋白寡聚物。以功能化介孔二氧化硅纳米微球为载体,以金纳米粒子标记的适配体为分子门,将光电活性信号分子硫堇封装在二氧化硅微球中。当β-淀粉样蛋白寡聚物存在时,由于形成了适配体-目标分子复合物,金纳米粒子标记的适配体分子门将从二氧化硅微球表面脱离,释放出的信号分子硫堇会通过静电/π-堆积作用组装到Mo S2 QDs表面,产生明显增强的光电化学信号,进而实现了对β-淀粉样蛋白寡聚物的定量检测。（4）依赖于单信号输出的传感器,其分析的准确性和灵敏度常受操作方式和实验环境的影响。通过将Mo S2 QDs/ZIF-8@Zn O NRs阵列光阳极与亚甲基蓝（MB）-脂质体介导的放大策略的巧妙结合,设计并建立了一种光电化学-电化学双信号输出的分离式检测新模式,对肿瘤坏死因子（TNF-α）进行了超灵敏、高选择性的测定。亚甲基蓝不仅具有良好的光电化学与电化学活性,还能通过静电/π-堆积作用组装到Mo S2 QDs表面,进而引起光电响应信号和电信号的明显改变,因此,亚甲基蓝可作为进行双信号输出分析的多功能信号指示剂。基于靶标与羧基磁珠表面锚定的适配体和包裹MB的脂质体表面连接的适配体间的三明治夹心反应,并借助曲拉通-100释放脂质体中多功能信号指示剂亚甲基蓝,实现了双信号增强的灵敏检测。两种检测模式联用便于相互辅证不同检测方法的有效性,能够有效降低假阳信号的产生,提高分析检测的准确度。（5）以水溶性VS2 QDs为前驱体,一步水热合成了高质量type II型VS2QDs-Bi2S3异质结构光电活性材料。研究发现,由于VS2的本征金属特性、Bi2S3有效的可见光吸收能力、VS2 QDs与Bi2S3直接匹配的能带结构以及两者之间的原位复合形成的紧密接触的异质结构界面,可有效增强材料的可见光的吸收能力、加速光生载流子的分离与传输、提升本征Bi2S3纳米棒的光电转换效率,进而使异质结材料的光电流信号显着提高。基于溶菌酶适配体与目标物间的特异性作用,成功构建了自驱动式溶菌酶光电化学适配体分析平台。所构建的光电化学适配体传感器具有线性范围宽、检测限低、选择性好、稳定性高等特点,可实现对人血清样品中溶菌酶含量的测定。
黄明柱[2]（2021）在《葫芦脲分子及其包合物的电子传输特性研究》文中提出随着传统硅基芯片的尺寸逐渐减小,量子隧穿、强电场、量子干涉等效应的出现,使得“自上而下”制造电子器件技术,正在逐渐逼近其极限。早在上世纪,就有科学家提出分子电子学（molecular electronics）的概念,其目标是“自下而上”的用单原子、单分子、超分子或分子簇,代替传统硅基固体电子学元件,来构建功能元器件。实现这一目标的重要挑战,就是了解分子内的电子传输特性。葫芦脲（Cucurbit[n]uril,CB[n]）是超分子化学中继冠醚、环糊精、杯芳烃之后,备受瞩目的主体分子,它具有一个南瓜形状的刚性纳米空腔,上下两端环绕着多个电负性羰基氧,可通过氢键或离子偶极作用成为阳离子的结合位点。葫芦脲分子具有得天独厚的物理化学特性,为研究单分子水平上的包合物电子传输特性奠定了绝佳的基础。首先,它能够与多种多样的客体分子形成稳定的包合结构,具有优良的分子识别能力。其次,葫芦脲分子的空腔可以隔离客体分子,并限制其自由运动,减少或屏蔽外界分子及环境的干扰,作为纳米反应器使用。这使得利用单分子电导测量技术,研究纳米尺度下葫芦脲及其包合物的各类物理、化学现象成为可能。基于以上研究背景,本文主要开展了以下相关研究工作。1、自主设计搭建了用于测试分子电学特性的扫描隧道显微镜,介绍各个部件的功能以及协同作用方式,该设备能够精准、高效的实现单分子水平上的电子传输特性研究。2、通过电化学循环伏安法、扫描隧道显微镜成像、红外光谱技术,研究得出葫芦[7]脲分子通过羰基氧,和金表面的金原子相互作用而修饰在金基底上。扫描隧道显微镜裂结技术对葫芦[7]脲的研究表明,葫芦[7]脲能在两个电极之间形成稳定的分子结和电子传输通路。3、通过电化学循环伏安法,证明了葫芦[7]脲-二茂铁主客体包合物可以修饰在金基底上。扫描隧道显微镜裂结技术对葫芦[7]脲-二茂铁包合物的电导研究得出,其有两种电导信号,其中低电导在数值上与葫芦[7]脲接近,高电导比低电导高出近两个数量级。通过调整主客体分子的比例,我们发现随着二茂铁浓度的升高,高电导出现的概率明显增加。通过固结-电流-电压测量技术,观察到了二茂铁的氧化还原现象。我们发现葫[7]芦脲可以将二茂铁固定在两个电极之间,并使得电子通过二茂铁高效率传输。4、运用理论研究方法,对葫芦[7]脲-二茂铁包合物的电子传输特性展开计算。电荷密度分布显示,二茂铁和葫芦[7]脲在两个电极之间各自形成独立的电子传输路径。金电极-二茂铁-金电极的能量优化以及透射谱表明,当两个电极间距比较近时,竖直立着状态下的二茂铁会导致很高的电子传输效率。分子投影自洽哈密顿量显示,二茂铁只有在竖直立着的状态下,才能在两个电极之间实现电子传输。5、通过扫描隧道显微镜裂结技术,研究了立体化分子金刚烷胺和氨基二茂铁、平面化分子苯基吡啶、线性化分子氨基丁烷,与葫芦[7]脲形成包合物的电导,所有包合物都有高低两个电导信号。通过对比分析,我们发现包合物高电导出现的概率,随着包合物结合常数的减小而递减。
张金沙[3]（2021）在《DNA分子电荷输运性质的研究》文中研究指明脱氧核糖核酸（DNA）是生命遗传信息的载体,在许多生物系统和活动中起着至关重要的作用。DNA具有独特的双螺旋结构,且构成它的碱基具有独特的电离势。此外,DNA是高精度可重复生产的少数纳米材料之一。因此,具有特定碱基组成的DNA序列的电学特性引起了人们的广泛关注。此外,电学方法为基于单个DNA分子的测序技术提供了潜在可能性。研究发现基于流过DNA的电流进行疾病检测的电学方法存在可行性。然而,对于DNA分子中流动电流的建模很复杂,主要表现在该模型是基于DNA分子和金属之间的原子级接触,无法以可复制的方式建立;DNA的电导率容易因为不断变化的外界环境而受到影响;DNA分子本身具有软性。针对DNA分子电学性质建模中存在的问题,本论文提出了一种退相干输运模型,并使用该模型研究胞嘧啶羟甲基化对DNA电荷输运的影响,以及四种常见突变类型下乳腺癌1号基因电性能的变化展开了研究。主要研究内容如下:1.基于密度泛函理论、格林函数公式、Landauer-Büttiker理论和Büttiker现象学探针建立了基于量子化学的退相干输运模型,该模型将两电极和外界环境对DNA分子的耦合作用考虑入内,使理论模拟计算更大程度地接近真实的实验环境。2.研究了DNA碱基内部小修饰的改变——胞嘧啶羟甲基化对其电荷输运性质的影响。研究结果表明,羟甲基化DNA序列的电导率比甲基化序列低约20%,更是原始序列的50%。此外研究了羟甲基化序列在不同序列长度、不同环境温度、不同分子构象下的电荷输运性质,发现羟甲基化DNA序列对电荷的传输具有长度依赖性、温度依赖性和分子构象依赖性。3.研究了DNA结构变异——复制、单核苷酸变异、缺失、插入缺失对乳腺癌1号基因电学性质的影响。研究发现,对于复制变异和单核苷酸变异,突变后的电荷传输率从2.48×10-5、1.38×10-3分别减小为6.02×10-6、5.95×10-6。而对于缺失变异和插入缺失变异,突变后的电荷传输率分别从5.01×10-6、7.49×10-6增加到1.61×10-5、2.93×10-4。此外,它们的电导率和态密度都具有相同的变化趋势。
Moon Jong Han,Dong Ki Yoon[4]（2021）在《用于可持续电子器件的软物质材料研究进展》文中研究指明在从传统化石燃料向可再生能源的转变中,生态友好材料因其可持续性和可生物降解性引起了研究人员的广泛兴趣。研究发现,在电子器件中应用可持续材料,可获得来自废弃生物资源的工业效益并起到保护环境的作用。本文综述了可持续材料用于有机电子元件（如基板、绝缘体、半导体和导体）的进展。希望本文能够引起人们对绿色和可持续工业材料及其实际应用的关注。
郝亚斌[5]（2020）在《石墨烯导电网络的构筑及在电化学传感器中的应用研究》文中指出石墨烯以其独特的二维结构、优异的电学性能和良好的生物相容性,在导电复合材料和电化学传感器领域获得了广泛的关注。但是,石墨烯及其功能化衍生物在组装成宏观体时,面临易于团聚、掺量高、分散性差的关键问题,使其优异的功能特性无法得到充分发挥。石墨烯片层的空间伸展构筑对于高效提升导电性具有重要意义。本论文从石墨烯的导电网络构筑及其在电化学检测中的应用出发,针对不同的应用需求,构筑了具有特定形态的石墨烯导电网络,构建了具有高检测灵敏度的血红蛋白及葡萄糖电化学传感器。取得的主要研究进展如下:（1）石墨烯导电网络的构筑:利用水凝胶材料显着的体积膨胀/收缩特性,实现了氨基化石墨烯（G-NH2）在聚丙烯酸钠（PAAS）微球表面的高效包覆,制备了具有高导电性能、低掺量的氨基化石墨烯/聚丙烯酸钠复合导电微球（PAAS@G-NH2）。采用化学接枝改性方法获得的G-NH2片层结构完整,电导率高达502.75 S/cm;利用PAAS分子链溶胀过程中形成的链间空隙以及PAAS分子链的电负性,使带正电的G-NH2在浓度梯度和静电引力的作用下,渗透到溶胀微球的表面及芯部。在PAAS脱水收缩过程中,石墨烯微片之间相互聚集搭接并形成导电网络。PAAS@G-NH2的电阻低至34Ω,主要归功于PAAS的溶胀/收缩特性、G-NH2和PAAS之间强的相互作用以及石墨烯之间的高效连通网络。（2）石墨烯梯度网络结构的自组装:利用氧化石墨烯（GO）的高温还原和自组装效应,首次采用梯度温度场制备出具有孔结构梯度和功能性梯度的石墨烯泡沫（GGF）。研究表明GO在梯度温度场中经历了不同程度的还原,从而形成了具有梯度分布的相互作用以及孔隙结构特征。Micro-CT和光学显微镜图像表明该石墨烯泡沫的孔径呈梯度渐进变化。EDS、XPS、FT-IR、Raman、XRD表明石墨烯泡沫的含氧官能团分布以及片层间距亦随处理温度与还原程度呈线性变化。接触角测试表明石墨烯泡沫的接触角从顶部的84.5°到底部的123°梯度变化,展示了具有不同亲水、疏水功能性的梯度特性。（3）石墨烯传感器的构筑及对血红蛋白的高灵敏度检测:利用GO在电化学还原过程中可选择性保留羧基、去除环氧和羟基的特性,将这种电化学处理的GO（ERGO）在玻碳电极表面进行修饰,利用ERGO的羧基对血红蛋白的吸附和变构作用,同时结合ERGO的高效电子传输能力,实现了对血红蛋白的高灵敏度检测。该电极对血红蛋白的检测灵敏度高达22.71μA·μM-1,检测限低至5.29 nM,具有很好的稳定性。这主要归功于ERGO对血红蛋白的吸附、变构作用和ERGO较高的导电性。（4）石墨烯传感器的构建及对葡萄糖浓度的高灵敏度检测:提出了氧化石墨烯和功能化石墨烯的叠层结构设计思想,利用氧化石墨烯对葡萄糖氧化酶（GOD）高的吸附特性、功能化石墨烯的高导电特性,实现了对GOD的大量担载和对葡萄糖的高灵敏检测。使用石墨烯叠层结构制备的电化学葡萄糖传感器,GOD的担载量高达3.80×10-9 mol·cm-2,对葡萄糖的检测灵敏度高达46.71 μA·mM-1·cm2。这种优异的传感特性归功于GO表面的丰富官能团、FG的高导电性以及石墨烯的叠层结构和电极之间的强相互作用。利用构筑的梯度石墨烯泡沫作为电极材料实现了对葡萄糖的检测。端部含富氧基团的石墨烯可大量担载GOD并与葡萄糖进行电化学反应,其另一端部的高还原度的石墨烯可实现对电子的高效传递。由于该梯度结构的石墨烯将GOD担载与高效电子传输特性进行了有效整合,突破了传统传感器材料不同功能层之间的两相界面阻碍效应,从而显着提高了对GOD的担载以及电子传输能力。这种基于石墨烯泡沫的葡萄糖传感器,对GOD的担载量为5.86× 10-9 mol·cm-2,灵敏度高达8.43μA·mM-1,在2-40 mM的浓度区间内能够对葡萄糖进行线性检测。这种高性能归功于GGF的梯度还原程度和梯度孔径在GOD担载和电子传输中发挥的有益作用。这种新型生物传感器具有在医学诊断领域获得广泛应用的潜力与发展前景。
左诗阳[6]（2020）在《金属纳米线光栅SPR生物传感器特性研究》文中认为表面等离子体共振技术由于其自身的特性成为了纳米光学器件的主要研究手段,利用表面等离子体共振技术进行生化分析与检测,具有快速、实时、原位检测,高灵敏度等优势。金纳米线光栅相较于其他形态的纳米材料有纵横比优良、柔性高以及制备方法简单、易于修饰、表面等离子共振波长可调的特点被广泛应用于生化分析传感领域。目前,对金属纳米线光栅SPR传感器的优化研究主要致力于降低成本、简化操作、实现通用性、拓宽传感器应用范围等方面。本文基于时域有限差分算法研究不同结构参数的金纳米线光栅对SPR生物传感器传感特性的影响,最终优化出一种结构简单、灵敏度高的生化检测传感器。再针对现存在的低浓度溶液定量定性检测技术方面的流程复杂、分辨率低等问题,进一步优化传感器的结构,提出一种可应用于低浓度检测的多单元生化检测传感平台,实现对低浓度蛋白质溶液二级结构的快速、实时、高分辨率检测。使用FDTD Solutions软件对提出的传感器的线性检测范围、灵敏度等特性展开仿真研究。本文首先简单介绍了研究背景,和简述了SPR共振原理,介绍了金属纳米线光栅结构和表面等离子体共振传感技术结合的检测机理,讨论了金属的光学特性,并对时域有限差分数值计算方法进行了简单陈述。其次,提出一种金属纳米线光栅局域表面等离子体共振传感器,结构包括衬底层和金属光栅层。传感器的表面等离子体激元的局域特性和纳米线的选频特性,实现了传感器的信号增强功能。利用时域有限差分算法,研究传感器中的光栅周期、光栅深度及其金属膜层厚度等结构参数对传感特性的影响。优化结构参数,最终将传感器应用于DNA杂交生化检测。FDTD仿真结果表明,金属纳米线表面吸附生物介质折射率的变化会引起传感器反射光谱的共振吸收峰值波长漂移,且呈线性关系。采用该传感器模拟DNA杂交检测,成功区分了DNA杂交和单核苷酸多态性。该方法作为终点检测方法,对目标寡核苷酸的检测精度为1.136,灵敏度达到70000%/RIU,品质因数为212.12RIU-1。该传感器具有结构简单,高灵敏度,小型化且制造成本低等优点。最后,针对传感器检测中对样本低浓度检测存在的问题,我们将第三章提出的金光栅阵列SPR传感器结构复制后,得到多个独立相同结构,并按照一定方式排列成为一个多单元检测平台,旨于实现对低浓度蛋白质单层振动特征的检测。为解决在多单元检测中传感元件面积与传感灵敏度之间存在的折中问题,进一步提高传感元件灵敏度,我们在之前设计的单向金纳米线光栅阵列中增加了一组方向正交的同结构参数金纳米线光栅阵列,使每一个检测单元可分别被不同偏振方向的极化波激发表面等离子体共振的两组纳米线光栅检测阵列,提高了实际检测面积,使传感器在超低浓度检测中保持传感元件面积不增加的同时提高了检测特性。最终将多单元检测平台与红外光谱技术相结合,对低浓度溶液中的α-Syn蛋白二级结构进行检测。通过时域有限差分法模拟酰胺Ⅰ带内蛋白质二级结构的检测,通过分离采集反射光谱中吸收信号的重叠分量的方法实现蛋白质二级结构的定性检测,将提取到蛋白质的二级构象信息与事先建立的蛋白质模型进行对比对照,该方法实现了α-Syn蛋白二级结构无损无标记检测。SPR传感作为一种灵敏,实时且无标签的检测技术,由于其强大的共振近场特性,在中红外（mid-IR）吸收光谱中为蛋白质二级结构的测定供给了另一检测方向。
周永鑫[7]（2020）在《不同位置取代的苝酰亚胺类有机小分子的设计合成及性质研究》文中提出苝酰亚胺类化合物于1912年被首次发现并合成成功,在1913年时被当作一种红色染料,用于还原染料领域,在1950年的时候又发展到了有机颜料领域,目前,还被研究者们认为是一种非常有前途的n型半导体电子受体材料之一,发展前景十分宽广。由于苝酰亚胺类化合物拥有良好的热稳定性和优异的光化学及物理性、非常高的荧光量子效率（甚至可以接近于100%）和杰出的载流子迁移率、强还原电势,所以在还原染料、激光染料、荧光探针、有机发光二极管、场效应晶体管、有机太阳能电池等很多方向都得到了深刻的研究和广泛的应用。在本论文中,我们设计在苝酰亚胺类化合物的湾位和邻位分别进行功能化修饰,并合成一系列不同取代的苝酰亚胺类化合物,通过比较这些特别的苝酰亚胺类化合物,来探究不同苝酰亚胺类化合物的分子结构与其光电性质的关系。本论文主要包括以下几个部分:第一章,概述了苝酰亚胺类化合物及其衍生物的发展历史、独特的结构、良好的性质、常用的合成方法和广泛的应用以及在发展过程中的不足之处。重点介绍了苝酰亚胺类化合物在有机半导体材料领域中的实际应用和未来发展情况。第二章,详细介绍在苝酰亚胺类化合物的1,6,7,12位进行功能化修饰。通过以3,4,9,10-苝四甲酸二酐为基础的原料,在PDI湾位引入不同的取代基团,合成了一系列在湾位拥有不同取代基的苝酰亚胺类化合物的方法。研究并比较不同取代基对苝酰亚胺类化合物的性质的影响,重点讨论对于苝酰亚胺类化合物的光电性质的影响。由此,我们探索出苯砜取代的8号化合物的LUMO能级达到了至今为止报道过的最低的-4.75 eV。另外,最大发射范围为540至692 nm。第三章,详尽介绍了对苝酰亚胺类化合物的2,5,8,11位进行功能化修饰的方法。同样地,也是先以3,4,9,10-苝四甲酸二酐为原料,在邻位引入不同的取代基团,尤其值得注意的是,最终会将自由基引入PDI邻位,实现对苝酰亚胺类化合物的功能化修饰并研究此化合物的特性。我们预想,在四个膦基进入到PDI的邻位之后,其具有的独特的电子特性将大大加强PDI体系和PDI自由基离子的稳定性,将开拓对于苝酰亚胺类化合物更深入的探究天地和更广泛的应用潜力。第四章,对本论文做出归纳总结,并且对该研究领域存在的问题以及在未来的发展前景进行了展望。
王海华[8]（2020）在《基于富勒烯纳米复合物敏化/猝灭效应的光电化学DNA生物传感器研究》文中研究表明精准的生化分析和医学检验是推动人类社会发展,提高人类幸福健康指数的重要环节。2019年末一场席卷全球的由新型冠状病毒感染的肺炎疫情使人们更加深刻认识到了实现精准快速的生化分析和医学检验的重要性。光电化学（Photoelectrochemical,PEC）生物传感器是一种建立在电化学检测装置基础上的,同时结合了电分析和光分析方法的用于探究分子浓度或含量信息的新型生物分析装置,近年来受到了研究者们的广泛关注。其输入信号为光信号,输出信号为电信号（光生电流信号）,即输入信号和输出信号的形式完全不同,这大大降低了PEC生物传感器的背景信号,赋予了PEC生物传感器更高的灵敏度和更低的检测限。得益于此,PEC生物传感器往往展现出对靶标生物分子优异的分析性能以满足实际检测的需要,这使得其在克服现有生物传感分析装置灵敏度不足的问题上具有令人渴望的曙光。根据PEC生物传感器的作用机制,其信号响应强度的变化量是检测性能优良的一个决定因素,所以为了得到更为优异的检测性能,就迫切需要所构建PEC生物传感器的光电流响应表现出更大变化。为了达到这一目的,设法提高PEC生物传感器的光电流响应强度是一个有力的突破口。考虑到光电活性材料的光电转换效率主要决定着光电流响应强度的大小,那么,对光电活性材料进行设计和加工,开发出新型高效的光电敏化或猝灭结构,并将其巧妙应用于PEC生物传感器中就显得格外重要。同时,基于靶标生物分子的信号放大策略可使少量的靶标物质转换成大量的可测量,进一步提高所构建PEC生物传感器的检测灵敏度。以此为出发点,本篇论文开发出了多种具有较高光电转换效率的光电活性材料,并设计出了高效的生物分子信号放大策略,以此构建出一系列新型的光电敏化结构和猝灭结构。在此基础上研制出的PEC生物传感器展现出对靶标DNA（p53基因的一段序列）优异的检测性能,其有望进一步推动人类社会中的生化分析和医学检验的进步。具体工作如下:1.基于[Ru（dcbpy）2dppz]2+/Rose Bengal染料共敏化Fullerene的超灵敏光电化学生物传感器用于DNA的检测研究虽然通过构建敏化结构来提高富勒烯(Fullerene C60)的光电转化效率已经获得了较大进展,但是普遍采用贵金属量子点作为敏化剂具有敏化效率低、操作复杂以及生物毒性较大等固有缺点,这极大地限制了基于C60的PEC生物传感器在生物分析中的进一步应用。此项工作将[Ru（dcbpy）2dppz]2+和Rose Bengal两种染料小分子发展为C60的敏化剂,并基于[Ru（dcbpy）2dppz]2+/Rose Bengal染料共敏化C60结构,成功设计出用于超灵敏检测靶标DNA的PEC生物传感器。两种染料小分子毒性较低、制备简单,更重要的是,它们拥有较窄的禁带宽度,可以很好地匹配宽禁带的C60以组成级联型能带结构,因而展现出对C60更高的敏化效率。所得到的级联型敏化结构的光电转化效率大大提高,可见光吸收明显增强,最终获得了优异的光电流信号。同时,通过Nt.BstNB I酶辅助目标物循环放大策略的实施,少量的目标物被转换成大量标记有信号猝灭剂二氧化硅的DNA序列。当其修饰到电极表面时,电极表面的位阻急剧增加,这导致了光电流信号的有效猝灭。该PEC生物传感器实现了对靶标DNA从0.1 fmol/L到1 nmol/L的宽线性范围检测,实际检测限低至37 amol/L,并且为DNA、micro RNA和蛋白质等多种多样目标物的分析检测提供了一条有趣的途径。2.具有高效光电化学活性的p-n-敏化异质结构Co3O4/Fullerene用于DNA的超灵敏检测研究在PEC领域,极度渴望构建出具有高光电转化效率和高光电流强度的光电敏化结构,但是在敏化剂发展和敏化效率等课题上依然存在一定挑战。通过合理匹配的能带结构,此项工作采用p型金属氧化物半导体Co3O4实现了光电基质n型fullerene的高效敏化,构建出的p-n-敏化异质结构Co3O4/fullerene有效促进了电荷分离、加快了载流子迁移率,从而提高了光电转化效率,增强了光电流响应强度。相对于传统的p-n异质结构,p-n-敏化异质结构Co3O4/fullerene展现出更宽范围和更强能力的可见光吸收,其产生的光电流强度是单纯fullerene的6倍,该成果好于目前所有已经报道的对fullerene敏化工作的成果,这非常有利于提高后续所构建PEC生物传感器的检测灵敏度。基于高PEC活性的p-n-敏化异质结构Co3O4/fullerene作为光电活性材料、三维DNA分子步行机作为目标物级联信号放大策略、纳米Au层作为光电活性材料和信号放大产物之间的特异性联结元素,此项工作研制出的用于靶标DNA超灵敏检测的PEC生物传感器具有从60到1×105 amol/L的宽线性范围和20 amol/L的超低检测限。这项工作取得了令人满意的研究结果,为推动PEC生物传感器的发展指明了新的方向。3.基于Fullerene和Fullerenol的免标记光电化学传感平台的不同表现:对生物分析多样化发展的深入研究采用碳纳米材料构建用于生物分析的免标记传感平台是非常迫切的,但是在其多样化发展方面仍显不足。此项工作将零维fullerene和它的富羟基功能化衍生物富勒烯醇（Fullerenol）用作PEC指示剂构建出两个具有很大不同传感表现的免标记光电化学传感平台,并从以下两个方面重点进行了阐述:（1）fullerene和fullerenol对单链DNA和双链DNA不同的分辨能力;（2）AuNP对fullerene和fullerenol不同的PEC猝灭率。研究发现,fullerene通过π-π堆积相互作用对单链DNA和双链DNA均具有很强的吸附力,因此fullerene没有DNA单双链分辨能力。有趣的是,fullerenol通过致密的氢键相互作用可以敏锐地捕获单链DNA,但是对双链DNA却表现出释放特性,因此fullerenol具有分明的DNA单双链分辨能力。与此同时,通过可见光诱导的电荷转移效应,AuNP对fullerene的PEC猝灭率只有26%,然而对fullerenol的PEC猝灭率高至85%,我们将此归因于Au/fullerenol界面比Au/fullerene界面存在更有利于电子转移驱动力的缘故。本着对生物分子更为优异检测性能的追求,最终采用基于fullerenol的免标记光电化学传感平台进行靶标DNA的超灵敏和高选择性检测,并得到了优异的分析性能,其线性范围为1 fmol/L-100 pmol/L,检测限为0.33 fmol/L。这一深入的研究工作有利于推动生物分析的多样化发展,并有望进一步促进临床诊断、药物治疗和其他相关课题的发展。
李孟洁[9]（2020）在《基于多种敏化剂增强半导体纳米材料及核酸信号放大的光电化学生物传感器研究》文中研究表明目前,简单、快速、灵敏的生物分子分析方法是分析化学中极其重要且热门的研究课题之一,特别是在疾病诊断、环境监测、药物分析、食品安全分析、生命分析及病原微生物研究等领域极具吸引力。光电化学（photoelectrochemistry,PEC）分析方法是继光学、光化学、电化学方法之后发展起来的一种新型的分析方法。它具有简单、高效、背景信号低、灵敏度高、稳定性好等显着优势,因此受到了广大学者的高度关注及广泛研究。在PEC生物传感器的发展历程之中,筛选性能优良的光电材料、结合高效的信号放大策略、引入特异性强的分子识别元件、发展新颖且实用的分析方法等,对改善PEC生物传感器的各项分析性能、实现对生物分子的高灵敏检测起着重大作用。本论文基于多种敏化剂增强半导体纳米材料,结合多种核酸信号放大技术,在研发操作简便、性能优异、应用前景广阔的PEC生物传感器方面做了以下工作:1.基于富勒烯/碲化镉量子点敏化结构及信号猝灭物卟啉锰构建的超灵敏“on-off-on”型PEC适体传感器PEC分析技术作为一种新生的且发展蓬勃的分析技术,由于其优于传统的光学和电化学技术,在各种分析物的灵敏检测方面吸引了大量的研究兴趣。然而,在提高其灵敏度和扩展其应用方面仍存在挑战。本研究将窄带隙半导体CdTe QDs与宽带隙半导体nano-C60相结合,构建了nano-C60@CdTe QDs敏化结构,此时可得到较高的初始PEC信号;再引入大量信号猝灭物卟啉锰,利用卟啉锰对nano-C60@CdTe QDs敏化结构的有效信号猝灭,明显降低背景信号,从而达到提高检测灵敏度的效果。基于nano-C60@CdTe QDs敏化结构及卟啉锰的高效信号猝灭,提出了一种超灵敏的“on-off-on”型PEC适体传感器。以凝血酶为目标模型,该PEC适体传感器的线性范围为1.0 fmol/L到10 nmol/L,检测限为0.3 fmol/L。该PEC传感平台可以被认为是一个多用途的模板,可用于精确和超灵敏的检测各种生物标志物、重金属离子和细胞。2.硫黄素T敏化锆基金属有机骨架（PCN-777）用于灵敏的PEC蛋白检测锆基金属有机骨架（PCN-777）的能带宽度为3.67 eV,这在很大程度上限制了它的光电性能,尤其限制了其光电转化效率。本研究将窄带隙硫黄素-T（Th-T）与PCN-777相结合形成敏化结构,可以促进电子传输、抑制电子与空穴的复合,从而使光电转换效率得到显着提升。基于Th-T敏化PCN-777,进一步结合滚环放大,建立了一种PEC检测C-反应蛋白（CRP）的新方法。简要地,首先在电极表面修饰上具有均匀八面体结构的PCN-777,由此提供初始PEC响应。随后,通过简单的蛋白转换程序将目标物（CRP）转化为引物链,得到的引物链可在传感界面上触发RCA,生成重复的富G序列,从而与Th-T特异性结合形成大量稳定的G-四链体结构。Th-T的引入可以显着增强PEC响应,实现对CRP的定量检测。设计的用于CRP分析的PEC传感器的线性范围为50 fmol/L到50 nmol/L,检测限为16 fmol/L。更重要的是,所设计的策略为疾病诊断、治疗监测和预后评估中生物标志物的灵敏检测提供了一种新的分析方法。3.用p型硫化铅量子点猝灭富勒烯-纳米金包二硫化钼复合结构并将其运用于超灵敏检测三磷酸腺苷通过逐层修饰光电材料、敏化剂而形成的敏化结构可以在一定程度上改善光电转换效率。然而,这些光电材料和敏化剂都是独立存在的,它们之间的电子转移路径较长,从而使得能量损失较大,这将进一步导致PEC信号增强受限。基于此,本研究通过金硫键作用使窄能带的MoS2与宽能带的C60相结合,得到C60-Au NPs@MoS2复合材料。此时,光电材料C60与信号增强剂MoS2之间的电子转移距离显着缩短,能量损失减少,能有效地提高光电转化效率,得到较强的PEC信号。用C60-Au NPs@MoS2复合材料作为信号发射源、用p型硫化铅量子点（PbS QDs）作为有效信号猝灭剂,成功地构建信号减小型PEC生物传感器用于超灵敏检测三磷酸腺苷（ATP）。当p型PbS QDs存在时,其会与C60-Au NPs@MoS2复合材料竞争吸收光源、竞争消耗电子供体,由此C60-Au NPs@MoS2复合材料的PEC信号会得到有效猝灭。另外,结合目标物介导的适体酶循环放大策略,能够将少量目标物ATP转换成大量标记有PbS QDs的DNA片段,从而实现对ATP的超灵敏检测。线性范围为0.01 pmol/L到100 nmol/L,检测限为3.3 fmol/L。重要的是,这一策略为检测超低浓度ATP提供了一个有效的平台,它对于ATP相关疾病的诊断、疾病进展的监测和预后评估等都具有潜在的应用价值。4.CdTe QDs-CeO2复合物作为强的PEC信号指示剂用于超灵敏microRNA检测通过构建含有光电材料和恰当敏化剂的敏化结构,可以增强PEC信号。然而,通常情况下,光电材料和敏化剂被分离成独立的纳米结构,从而产生较长的电子转移路径和较大的能量损失,这可能导致有限的光电转换效率和有限的PEC信号。本研究将光电材料二氧化铈（CeO2）及其敏化剂碲化镉量子点（CdTe QDs）结合于一体,合成了一种新型的敏化纳米结构,并将此复合结构作为强PEC信号指示剂（CdTe QDs-CeO2复合物）。由于电子转移路径的缩短和电子传输效率的提高,该敏化纳米结构的光电转换效率得到了显着的提升。本研究将CdTe QDs-CeO2复合物、目标物循环放大及DNA超夹心结构相结合构建了PEC生物传感器,实现了对microRNA-141（miRNA-141）的超灵敏检测。该PEC生物传感器显示了从0.5fmol/L到5 nmol/L的宽线性范围,检测限为0.17 fmol/L。更重要的是,这项工作为PEC传感平台的构建提供了一个新的、强的PEC信号指示剂,并扩展了PEC传感器在生物分析和早期疾病诊断中的应用范围。5.基于DNA四面体-碲化镉量子点-亚甲基蓝作为信号探针构建的具有近零背景噪音的超灵敏PEC生物传感器常规的PEC分析都是直接将光电材料修饰于传感界面,由此会产生较高的初始信号及不容忽视的背景噪音,进而导致在检测目标物时存在较低的灵敏度及有限的检测限等不足。本研究以DNA四面体（DNA TET）为纳米载体,同时固载光电材料CdTe QDs及其敏化剂亚甲基蓝（MB）,制备了具有优越光电特性的DNA TET-CdTe QDs-MB纳米复合材料,它能作为有效的PEC信号探针,从而避免直接在传感界面修饰光电材料,能带来一个近零的背景噪音以提高检测灵敏度。基于DNA TET-CdTe QDs-MB信号探针及双特异性核酸酶辅助的目标物转化放大策略构建了一个具有近零背景噪音的PEC生物传感器,并将其应用于超灵敏miRNA-141检测。该PEC生物传感器呈现了较宽的线性范围及较低的检测限,为高精确、超灵敏检测多种目标物开辟了一条崭新且极具前景的道路。6.基于PTB7-Th/CdTe QDs敏化结构及信号猝灭物构建的PEC传感器用于超灵敏检测miRNA通常PEC传感体系都需要在检测过程中外加电子供体以维持电子传输的连续性,然而,电子供体与受体材料之间彼此分离会严重影响电子补给、传输效率及检测精度。本研究将供体-受体型光电材料（PTB7-Th）及其敏化剂CdTe QDs连续滴涂于电极表面,形成的PTB7-Th/CdTe QDs敏化结构可以在不外加任何电子供体的情况下产生较强的初始PEC信号。基于PTB7-Th/CdTe QDs敏化结构作为强光电信号标签,进一步结合苯并-4-氯-己二烯酮（4-CD）沉淀的有效信号猝灭,成功构建了PEC生物传感器用于超灵敏检测miRNA-141。4-CD沉淀能有效的阻碍电子传递,从而得到明显猝灭的PEC信号,用于定量检测miRNA-141。本研究所设计的PEC生物传感器检测范围为0.1 fmol/L到1 nmol/L,对miRNA-141的检测限为33 amol/L,该策略为生物分析和临床诊断中多种分析物的高准确、超灵敏监测开辟了新的途径。
乔玉娟[10]（2020）在《基于功能化固体纳米通道的离子传输及传感应用研究》文中认为自然界生物体内的纳米通道具有智能性地调控细胞内外的离子和小分子输运的功能,在肌肉伸缩、光合作用、能量转换、信号转导以及系统功能调控等生命过程中发挥着重要作用。为更好的理解生物纳米通道的运行机制对生命体中生物学过程的影响,在21世纪早期,科学家们利用纳米技术、界面化学、分子生物学等方法通过模仿生物体系的结构和功能,发展出了一类具有重要基础研究价值和应用前景的仿生纳米通道。本文基于上述的研究背景,构建了具有一定结构和功能的智能仿生纳米通道,研究了其调控离子传输特性的功能,并且探索了它在生物传感方面的应用和发展。本论文的研究内容主要包括两个方面:1.我们通过整合带负电的附有金属有机框架的氧化石墨烯膜（GMM）和带正电的阳极氧化铝膜（AAM）构造了一个智能混合维度异质膜。其结构和电荷异质性,使其表现出一定的离子电流整流（ICR）行为,并且在10 m M KCl电解质溶液中具有最大整流比;通过检测这个膜在不同波长同等光照强度照射下的离子传输特性,研究了光对离子传输行为的调控,发现光照的波长为420 nm时整流比的调控范围和光照前后的电导比达到最大;更有趣的是,通过改变波长为420 nm的光强,可以实现电导比和整流比的精确、稳定调节。在未来,这种极好的性能很可能使其成为纳米限域分析和应用领域的一个替代物。2.我们基于含有生物素的DNA超级三明治结构修饰的纳米通道开发了一种具有高灵敏度和高特异性的纳米流体传感器。通过利用加入不同浓度的链霉亲和素与生物素特异性结合所引起纳米通跨膜电流不同程度的变化对链霉亲和素的含量进行了检测,得到了10 fmol/L的检测限。而在相同的实验条件下,加入血红蛋白和过氧化氢酶这两种竞争性物质几乎不会引起电流的变化,验证了此传感器的特异选择性。我们相信这种传感策略在未来可用于检测多种疾病相关的分子靶标,在生物技术中具有重要的应用价值。
二、DNA分子的电子传输特性（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、DNA分子的电子传输特性（论文提纲范文）
（1）基于过渡金属硫属化合物量子点的光电化学适配体传感器研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 光电化学生物传感器 |
| 1.1.1 光电化学生物传感器简介 |
| 1.1.2 光电化学生物传感器原理 |
| 1.2 光电活性材料的分类及应用 |
| 1.2.1 无机半导体材料 |
| 1.2.2 异质结构材料 |
| 1.2.3 其他光电活性材料 |
| 1.3 光电化学生物传感的新型检测策略 |
| 1.3.1 分离式检测策略 |
| 1.3.2 双光电极生物传感策略 |
| 1.3.3 自供能传感策略 |
| 1.3.4 便携式传感策略 |
| 1.3.5 多重检测策略 |
| 1.4 过渡金属硫属化合物量子点 |
| 1.4.1 过渡金属硫属化合物量子点概述 |
| 1.4.2 过渡金属硫属化合物量子点的合成 |
| 1.4.3 过渡金属硫属化合物量子点的应用 |
| 1.5 本论文的选题依据、研究内容与意义 |
| 第2章 高质量MoS_2 QDs-BiOI p-n异质结光阴极用于检测TNF-α |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 材料与试剂 |
| 2.2.2 仪器装置 |
| 2.2.3 MoS_2 QDs-BiOI p-n异质结的制备 |
| 2.2.4 光电化学适配体传感器的构建 |
| 2.2.5 光电化学检测 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 材料表征 |
| 2.3.2 异质结的光电化学性能研究 |
| 2.3.3 传感界面的电化学阻抗和光电化学研究 |
| 2.3.4 条件优化 |
| 2.3.5 TNF-α的光电化学检测 |
| 2.3.6 选择性、稳定性和重现性 |
| 2.3.7 实际样品测定 |
| 2.4 结论 |
| 第3章 MoS_2 QDs@Cu NWs多功能信号放大的阴极光电化学适配体传感器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料与试剂 |
| 3.2.2 仪器装置 |
| 3.2.3 CuO/g-C_3N_4异质结材料的制备 |
| 3.2.4 MoS_2 QDs@Cu NWs的制备 |
| 3.2.5 过氧化物模拟酶活性研究 |
| 3.2.6 MoS_2 QDs@Cu NWs-Apt的制备 |
| 3.2.7 水溶性AβO的制备 |
| 3.2.8 构建光电化学适配体传感器 |
| 3.2.9 光电化学检测 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 阴极PEC适配体传感器的检测机理 |
| 3.3.2 光电活性材料的表征 |
| 3.3.3 异质结材料的光电化学性能研究 |
| 3.3.4 MoS_2 QDs@Cu NWs的表征和过氧化氢模拟酶活性研究 |
| 3.3.5 传感界面的电化学阻抗和光电化学研究 |
| 3.3.6 条件优化 |
| 3.3.7 AβO的光电化学检测 |
| 3.3.8 选择性、重现性和稳定性 |
| 3.3.9 实际样品测定 |
| 3.4 结论 |
| 第4章 基于MoS_2 QDs/Cu NWs的分离式光电化学阴极适配体传感器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料与试剂 |
| 4.2.2 仪器装置 |
| 4.2.3 MoS_2 QDs/Cu NWs的制备 |
| 4.2.4 Au NPs-Apt的制备 |
| 4.2.5 NH2-MSN的制备 |
| 4.2.6 Th装载及MSN封堵 |
| 4.2.7 水溶性AβO的制备 |
| 4.2.8 分离式光电化学适配体传感器的构建 |
| 4.2.9 光电化学分析 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 材料表征 |
| 4.3.2 MoS_2 QDs/Cu NWs光活性材料的表征 |
| 4.3.3 分离式生物分析的可行性 |
| 4.3.4 条件优化 |
| 4.3.5 AβO的光电化学检测 |
| 4.3.6 选择性、重复性和稳定性 |
| 4.3.7 实际样品的测定 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 基于Mo S_2 QDs/ZIF-8@ZnO NRs纳米阵列的PEC-EC双模分离式适配体传感器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 材料与试剂 |
| 5.2.2 仪器装置 |
| 5.2.3 MoS_2 QDs/ZIF-8@ZnO纳米棒阵列的制备 |
| 5.2.4 MLL的制备 |
| 5.2.5 Apt-MLL和Apt-CMB的制备 |
| 5.2.6 构建分离式光电化学生物传感器 |
| 5.2.7 光电化学和电化学检测 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 MLL和Apt-MLL的表征 |
| 5.3.2 MoS_2 QDs/ZIF-8@ZnO纳米棒阵列电极的表征 |
| 5.3.3 PEC-EC双模式生物传感的可行性 |
| 5.3.4 条件优化 |
| 5.3.5 PEC和EC双模式分离型适体传感器的检测性能 |
| 5.3.6 选择性、重现性和稳定性 |
| 5.3.7 实际样品测定 |
| 5.4 结论 |
| 第6章 基于VS_2 QDs的type Ⅱ型异质结构光阳极超灵敏检测Lys |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 材料与试剂 |
| 6.2.2 仪器装置 |
| 6.2.3 VS2 QDs的制备 |
| 6.2.4 异质结构材料的制备 |
| 6.2.5 构建光电化学适配体传感器 |
| 6.2.6 光电化学检测 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 材料表征 |
| 6.3.2 异质结构材料的光电化学性能研究 |
| 6.3.3 VS_2 QDs-Bi_2S_3异质结构材料的光电化学性能增强机理探究 |
| 6.3.4 传感界面的电化学阻抗和光电化学研究 |
| 6.3.5 条件优化 |
| 6.3.6 Lys的光电化学检测 |
| 6.3.7 选择性、重现性和稳定性 |
| 6.3.8 实际样品测定 |
| 6.4 结论 |
| 第7章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（2）葫芦脲分子及其包合物的电子传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 分子电子学实验研究方法 |
| 1.2.1 纳米孔技术 |
| 1.2.2 滴汞筑结技术 |
| 1.2.3 交叉线接触技术 |
| 1.2.4 机械可控裂结技术 |
| 1.2.5 扫描隧道显微镜裂结技术 |
| 1.2.6 导电原子力显微镜裂结技术 |
| 1.3 分子电子学理论研究方法 |
| 1.4 超分子体系电子传输特性研究 |
| 1.4.1 氢键 |
| 1.4.2 π-π相互作用 |
| 1.4.3 主客体相互作用 |
| 1.5 葫芦脲的介绍 |
| 1.6 葫芦脲及其包合物 |
| 1.6.1 葫芦脲的分子识别特性 |
| 1.6.2 葫芦脲包合物在单分子水平上的研究 |
| 1.7 本文的研究内容及意义 |
| 第2章 实验方法和仪器 |
| 2.1 试验试剂、实验设备、理论计算软件 |
| 2.1.1 试验试剂 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.1.3 理论计算软件 |
| 2.2 电极的制备 |
| 2.2.1 金纳米探针的制备 |
| 2.2.2 金基底的制备 |
| 2.3 葫芦[7]脲及其包合物在金基底上的修饰 |
| 2.3.1 葫芦[7]脲在金基底上的修饰 |
| 2.3.2 葫芦[7]脲-二茂铁包合物在金基底上的修饰 |
| 2.4 仪器设计搭建 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 葫芦脲单分子的表征及电子传输特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 葫芦[7]脲修饰电极的表征 |
| 3.2.1 电化学测试葫芦[7]脲修饰的电极 |
| 3.2.2 扫描隧道显微镜成像研究葫芦[7]脲修饰的电极 |
| 3.2.3 红外光谱测试葫芦[7]脲修饰的电极 |
| 3.3 葫芦[7]脲的电子传输特性研究 |
| 3.3.1 溶液对葫芦[7]脲电导测试的影响 |
| 3.3.2 电极-葫芦[7]脲-电极分子结的结构分析 |
| 3.3.3 葫芦[7]脲的电导特征曲线分析 |
| 3.4 本章小节 |
| 第4章 葫芦[7]脲-二茂铁包合物的单分子电子传输特性实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 葫芦[7]脲-二茂铁包合物修饰电极的表征 |
| 4.3 葫芦[7]脲-二茂铁包合物的电导测试 |
| 4.3.1 二茂铁的电导测试对照试验 |
| 4.3.2 葫芦[7]脲-二茂铁包合物的电导实验研究 |
| 4.3.3 二茂铁浓度对包合物电导的影响 |
| 4.4 葫芦[7]脲-二茂铁包合物的电流-电压特性研究 |
| 4.4.1 电流-电压测量技术 |
| 4.4.2 葫芦[7]脲-二茂铁包合物的电流-电压特性研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 葫芦[7]脲-二茂铁包合物的单分子电子传输特性理论研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 计算方法 |
| 5.3 葫芦[7]脲-二茂铁包合物的能量优化 |
| 5.4 二茂铁的电子传输特性理论研究 |
| 5.4.1 二茂铁分子结的能量优化 |
| 5.4.2 金电极-二茂铁-金电极分子结的透射谱 |
| 5.4.3 金电极-二茂铁-金电极分子结的分子投影自洽哈密顿量 |
| 5.4.4 二茂铁和不同金电极之间的相互作用 |
| 5.4.5 金电极-二茂铁-金电极的电流-电压特性 |
| 5.4.6 葫芦[7]脲-二茂铁分子结断裂过程分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 葫芦[7]脲包合小分子的电子传输特性比较研究 |
| 6.1 葫芦[7]脲-金刚烷胺、葫芦[7]脲-氨基二茂铁包合物的电导实验研究 |
| 6.1.1 金刚烷胺、氨基二茂铁单分子的电导测试 |
| 6.1.2 葫芦[7]脲-金刚烷氨、葫芦[7]脲-氨基二茂铁包合物的电导测试 |
| 6.1.3 不同比例葫芦[7]脲-金刚烷胺的电导测试 |
| 6.2 葫芦[7]脲-苯基吡啶、葫芦[7]脲-氨基丁烷包合物的表征 |
| 6.2.1 葫芦[7]脲-苯基吡啶、葫芦[7]脲-氨基丁烷包合物的结构 |
| 6.2.2 葫芦[7]脲-苯基吡啶、葫芦[7]脲-氨基丁烷包合物的结合常数 |
| 6.3 葫芦[7]脲-苯基吡啶、葫芦[7]脲-氨基丁烷包合物的电导实验研究 |
| 6.3.1 苯基吡啶、氨基丁烷单分子的电导测试 |
| 6.3.2 葫芦[7]脲-苯基吡啶、葫芦[7]脲-氨基丁烷包合物的电导测试 |
| 6.4 不同包合物的电导数据比较 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
（3）DNA分子电荷输运性质的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 DNA的物理结构 |
| 1.2 DNA在分子电子学中的应用 |
| 1.3 DNA分子电荷输运性质的研究进展 |
| 1.3.1 研究背景及意义 |
| 1.3.2 理论研究进展 |
| 1.3.3 建模存在的问题与挑战 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 方法和模型 |
| 2.1 方法概述 |
| 2.2 DNA电荷输运模型 |
| 2.2.1 基于量子化学的Ab initio方法 |
| 2.2.2 紧束缚模型方法 |
| 2.3 DNA电荷输运的计算方法 |
| 2.3.1 Landauer-Büttiker理论 |
| 2.3.2 格林函数公式 |
| 2.3.3 Büttiker探针 |
| 2.4 仿真工具 |
| 2.4.1 Nucleic acid builder(NAB)软件包 |
| 2.4.2 Gaussian及 Gauss View |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 胞嘧啶羟甲基化对DNA电荷输运性质的影响 |
| 3.1 胞嘧啶甲基化、羟甲基化DNA的结构特征 |
| 3.2 单个碱基、碱基对的电子结构 |
| 3.3 胞嘧啶羟甲基化DNA序列电荷输运特性 |
| 3.3.1 研究对象 |
| 3.3.2 羟甲基化序列与甲基化、原始序列电学性质的比较 |
| 3.3.3 长度变化对羟甲基化序列电学性质的影响 |
| 3.3.4 环境温度和湿度变化对羟甲基化序列电学性质的影响 |
| 3.3.5 A型与B型羟甲基化DNA序列电学性质的比较 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 乳腺癌1 号基因(BRCA1)突变前后电荷输运性质的研究 |
| 4.1 研究对象 |
| 4.2 结构变异对BRCA1 电荷输运性质的影响 |
| 4.2.1 复制变异对BRCA1 基因电学性质的影响 |
| 4.2.2 单核苷酸变异对BRCA1 基因电学性质的影响 |
| 4.2.3 缺失变异对BRCA1 基因电学性质的影响 |
| 4.2.4 插入缺失变异对BRCA1 基因电学性质的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果 |
（5）石墨烯导电网络的构筑及在电化学传感器中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 石墨烯的制备方法 |
| 1.2.1 机械剥离法 |
| 1.2.2 化学气相沉积 |
| 1.2.3 化学氧化法 |
| 1.2.4 液相剥离法 |
| 1.2.5. 电化学方法 |
| 1.2.6 制备方法总结 |
| 1.3 石墨烯宏观体 |
| 1.3.1 石墨烯纤维 |
| 1.3.2 石墨烯膜 |
| 1.3.3 石墨烯三维宏观体 |
| 1.4 基于石墨烯的电化学生物传感器 |
| 1.4.1 石墨烯与酶的直接电化学 |
| 1.4.2 石墨烯基酶促葡萄糖生物传感器 |
| 1.4.3 基于石墨烯的血红蛋白电化学传感器 |
| 1.4.4 基于石墨烯的NADH电化学传感器 |
| 1.4.5 基于石墨烯的其他电化学传感器 |
| 1.5 存在的问题 |
| 1.6 研究的目的与意义 |
| 1.7 研究思路与特色 |
| 1.8 研究内容 |
| 第2章 石墨烯包覆聚丙烯酸钠微球构筑的空间伸展网络 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 石墨烯导电网络的研究现状 |
| 2.1.2 石墨烯包覆微球的研究现状 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2 改性石墨烯的制备 |
| 2.2.3 石墨烯/聚丙烯酸钠复合导电微球的制备 |
| 2.2.4 实验仪器与表征方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 聚丙烯酸钠微球的溶胀特性 |
| 2.3.2 改性石墨烯的特性分析 |
| 2.3.3 改性石墨烯的导电性 |
| 2.3.4 PAAS@G-NH_2的结构 |
| 2.3.5 PAAS@G-NH_2的导电性 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 具有梯度孔结构与功能特性的石墨烯泡沫 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂 |
| 3.2.2 GO的制备 |
| 3.2.3 梯度石墨烯泡沫的制备 |
| 3.2.4 实验仪器与表征方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 GGF的孔径分析 |
| 3.3.2 GGF的成分分析 |
| 3.3.3 GGF的制备原理 |
| 3.3.4 GGF的接触角分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 电化学还原石墨烯修饰电极对血红蛋白的高灵敏度检测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂 |
| 4.2.2 石墨烯修饰电极的制备 |
| 4.2.3 实验仪器与表征方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 用于血红蛋白检测的ERGO修饰电极 |
| 4.3.2 ERGO修饰电极的的EIS分析 |
| 4.3.3 ERGO修饰电极的催化特性 |
| 4.3.4 血红蛋白在ERGO修饰电极上的还原反应 |
| 4.3.5 ERGO修饰电极的检测性能和稳定性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于叠层结构的石墨烯修饰电极对葡萄糖的高灵敏度检测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂 |
| 5.2.2 功能化石墨烯的制备 |
| 5.2.3 葡萄糖传感器的制备 |
| 5.2.4 实验仪器与表征方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 FG与GO的成分分析 |
| 5.3.2 石墨烯叠层结构修饰电极的各功能层EIS分析 |
| 5.3.3 基于石墨烯叠层结构修饰的电极的循环伏安曲线 |
| 5.3.4 CV曲线的pH依赖性 |
| 5.3.5 石墨烯叠层电极的CV曲线对扫描速率的依赖性 |
| 5.3.6 石墨烯叠层电极用于葡萄糖检测 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 梯度石墨烯泡沫基电极对葡萄糖的高灵敏度检测 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验试剂 |
| 6.2.2 基于梯度石墨烯泡沫的葡萄糖传感器的制备 |
| 6.2.3 实验仪器与表征方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 GGF基电极的各功能层EIS分析 |
| 6.3.2 GGF基电极的循环伏安曲线 |
| 6.3.3 GGF基电极的CV曲线对扫描速率的依赖性 |
| 6.3.4 GGF-GOD-CS电极用于葡萄糖检测 |
| 6.3.5 GGF-GOD-CS电极的检测机理 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）金属纳米线光栅SPR生物传感器特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.2 表面等离子体共振简介 |
| 1.3 SPR传感器简介 |
| 1.4 光栅型SPR传感器研究现状 |
| 1.5 DNA分子检测方法及研究现状 |
| 1.6 蛋白质二级结构检测方法和研究现状 |
| 1.7 论文工作内容 |
| 第2章 SPR基本理论及数值分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 表面等离子体基础理论 |
| 2.2.1 倏逝波理论与衰减全反射 |
| 2.2.2 金属的光学性质 |
| 2.3 表面等离子体及其光学激发 |
| 2.3.1 SPR基本特性 |
| 2.3.2 SPR光学激发方式 |
| 2.3.3 表面等离子体共振传感器主要性能参数 |
| 2.4 时域有限差分法 |
| 2.4.1 Yee 氏网格 |
| 2.4.2 数值稳定性条件 |
| 2.4.3 吸收边界条件 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 金属纳米线光栅阵列结构传感特性研究与应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 表征传感器特性的反射光谱参数 |
| 3.3 传感器结构设计与优化 |
| 3.3.1 “基底峰”的消除 |
| 3.3.2 光栅结构参数优化 |
| 3.4 DNA杂交模拟检测仿真结果与分析 |
| 3.4.1 FDTD模拟数值分析 |
| 3.4.2 DNA杂交判定标准 |
| 3.5 传感器特性参数分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 多单元金属纳米线光栅阵列结构应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传感器结构设计理论模型 |
| 4.3 传感器结构优化 |
| 4.3.1 传感器纳米线光栅结构参数优化 |
| 4.3.2 传感器独立检测单元尺寸优化 |
| 4.4 α-Syn 蛋白纤维化过程检测与结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
| 致谢 |
（7）不同位置取代的苝酰亚胺类有机小分子的设计合成及性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 有机光电材料 |
| 1.1.1 简介 |
| 1.1.2 有机半导体材料 |
| 1.1.3 有机太阳能电池 |
| 1.2 苝酰亚胺 |
| 1.2.1 概述 |
| 1.2.2 苝酰亚胺及其衍生物的发展历史 |
| 1.2.3 苝酰亚胺的结构和合成 |
| 1.2.4 苝酰亚胺的性质 |
| 1.3 苝酰亚胺及其衍生物的应用 |
| 1.3.1 有机太阳能电池 |
| 1.3.2 荧光探针 |
| 1.3.3 激光染料 |
| 1.3.4 有机发光二极管 |
| 1.3.5 还原染料 |
| 1.3.6 苝酰亚胺及其衍生物在生物领域中的应用 |
| 1.4 本论文的研究目的及意义 |
| 第二章 1,6,7,12位取代的苝酰亚胺类化合物的设计制备与性质研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂及药品 |
| 2.2.2 实验设备及仪器 |
| 2.2.3 实验步骤 |
| 2.2.4 表征分析 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 2,5,8,11位取代的苝酰亚胺类化合物的设计制备与性质研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂及药品 |
| 3.2.2 实验设备及仪器 |
| 3.2.3 实验步骤 |
| 3.2.4 表征分析 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录 |
（8）基于富勒烯纳米复合物敏化/猝灭效应的光电化学DNA生物传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 生物传感器概述 |
| 1.2 光电化学概述 |
| 1.3 光电化学生物传感器发展概述 |
| 1.4 富勒烯与光电化学生物传感器 |
| 1.5 本论文的研究思路及主要内容 |
| 第2章 基于[Ru(dcbpy)_2dppz]~(2+)/Rose Bengal染料共敏化Fullerene的超灵敏光电化学生物传感器用于DNA的检测研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.4 结论 |
| 第3章 具有高效光电化学活性的p-n-敏化异质结构Co_3O_4/Fullerene用于DNA的超灵敏检测研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 结论 |
| 第4章 基于Fullerene和 Fullerenol的免标记光电化学传感平台的不同表现:对生物分析多样化发展的深入研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间以第一作者公开发表论文 |
| 致谢 |
（9）基于多种敏化剂增强半导体纳米材料及核酸信号放大的光电化学生物传感器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光电化学生物传感器简介 |
| 1.2 光电材料的分类及应用 |
| 1.3 核酸信号放大技术 |
| 1.4 本文的研究思路和工作 |
| 第二章 基于富勒烯/碲化镉量子点敏化结构及信号猝灭物卟啉锰构建的超灵敏“on-off-on”型光电化学适体传感器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.4 结论 |
| 第三章 硫黄素T敏化PCN-777用于灵敏的光电化学蛋白检测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 结论 |
| 第四章 用p型硫化铅量子点猝灭富勒烯-纳米金包二硫化钼复合结构并将其运用于超灵敏光电化学检测三磷酸腺苷 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 Cd Te QDs-CeO_2复合物作为强的光电化学信号指示剂用于超灵敏microRNA检测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 结论 |
| 第六章 基于DNA四面体-碲化镉量子点-亚甲基蓝作为信号探针构建的具有近零背景噪音的超灵敏光电化学生物传感器 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.4 结论 |
| 第七章 基于PTB7-Th/CdTe QDs敏化结构及信号猝灭物4-CD沉淀构建的光电化学传感器用于超灵敏检测microRNA |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.4 结论 |
| 第八章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间以第一作者公开发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）基于功能化固体纳米通道的离子传输及传感应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 纳米通道概述 |
| 1.2 生物纳米通道 |
| 1.3 固体纳米通道 |
| 1.3.1 固体纳米通道的构筑 |
| 1.3.2 固体纳米通道的功能化修饰 |
| 1.3.3 固体纳米通道的性质 |
| 1.3.4 仿生纳米通道的应用 |
| 1.4 本论文主要研究内容及意义 |
| 第二章 基于异质复合膜的光控离子传输的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验仪器 |
| 2.2.2 实验材料 |
| 2.2.3 实验具体步骤 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 异质结构复合膜的表征 |
| 2.3.2 AAM,GMM和AAM/GMM的电流-电压(I-V)特征曲线 |
| 2.3.3 浓度对AAM/GMM非对称离子传输的影响 |
| 2.3.4 光照波长对AAM/GMM非对称离子传输的影响 |
| 2.3.5 光照强度对AAM/GMM非对称离子传输的影响 |
| 2.3.6 AAM/GMM的循环可逆性 |
| 2.4 结论 |
| 第三章 基于DNA“超级三明治”结构修饰的智能纳米通道用于链霉亲和素的检测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验仪器 |
| 3.2.2 实验材料 |
| 3.2.3 实验具体步骤 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 PET纳米通道的表征 |
| 3.3.2 DNA“超级三明治”结构自组装过程的电流-电压(I-V)特征曲线 |
| 3.3.3 DNA“超级三明治”结构的表征 |
| 3.3.4 链霉亲和素传感器高灵敏度的检测 |
| 3.3.5 链霉亲和素传感器高特异性的检测 |
| 3.4 结论 |
| 第四章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、DNA分子的电子传输特性（论文参考文献）
- [1]基于过渡金属硫属化合物量子点的光电化学适配体传感器研究[D]. 张金玲. 吉林大学, 2021(01)
- [2]葫芦脲分子及其包合物的电子传输特性研究[D]. 黄明柱. 武汉科技大学, 2021(01)
- [3]DNA分子电荷输运性质的研究[D]. 张金沙. 重庆邮电大学, 2021
- [4]用于可持续电子器件的软物质材料研究进展[J]. Moon Jong Han,Dong Ki Yoon. Engineering, 2021(05)
- [5]石墨烯导电网络的构筑及在电化学传感器中的应用研究[D]. 郝亚斌. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]金属纳米线光栅SPR生物传感器特性研究[D]. 左诗阳. 燕山大学, 2020(01)
- [7]不同位置取代的苝酰亚胺类有机小分子的设计合成及性质研究[D]. 周永鑫. 青岛科技大学, 2020(01)
- [8]基于富勒烯纳米复合物敏化/猝灭效应的光电化学DNA生物传感器研究[D]. 王海华. 西南大学, 2020(01)
- [9]基于多种敏化剂增强半导体纳米材料及核酸信号放大的光电化学生物传感器研究[D]. 李孟洁. 西南大学, 2020(01)
- [10]基于功能化固体纳米通道的离子传输及传感应用研究[D]. 乔玉娟. 温州大学, 2020(03)