80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
北京大學(xué)雷霆課題組 Adv. Mater.：超穩(wěn)定n型半導(dǎo)體纖維有機(jī)電化學(xué)晶體管與高靈敏度生物傳感器
2024-03-10  來(lái)源：高分子科技

  基于晶體管的傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)速度快、小型化等優(yōu)點(diǎn)，在疾病檢測(cè)和健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景？鐚(dǎo)（gm）反映了器件的放大能力及靈敏度，是評(píng)價(jià)傳感器性能的重要指標(biāo)。為了提高跨導(dǎo)，通常采取的優(yōu)化策略是增大器件尺寸（例如，溝道寬度（W）等）。然而，在生物傳感器尤其是體內(nèi)傳感中，尺寸不宜過(guò)大，減小器件尺寸對(duì)于最大限度減少組織損傷至關(guān)重要。因此，綜合考慮器件尺寸與gm，才能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)生物傳感器的性能。他們提出面積歸一化跨導(dǎo)（gm,A，gm,A = gm/WL）可以作為更全面評(píng)估晶體管生物傳感器性能的指標(biāo)。


  近年來(lái)，有機(jī)電化學(xué)晶體管（OECT）因其高gm、低工作電壓和良好的生物相容性受到廣泛關(guān)注。然而，n型OECT的性能和穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于p型OECT，限制了其在互補(bǔ)邏輯電路和生物傳感器中的應(yīng)用。盡管通過(guò)分子設(shè)計(jì)可有效提高材料性能，但未能解決器件穩(wěn)定性差的難題，且設(shè)計(jì)合成新的高分子往往需要復(fù)雜的合成步驟和高昂的成本。因此，亟需開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單通用的方法來(lái)提高OECT器件的性能及穩(wěn)定性，促進(jìn)其在生物傳感中的應(yīng)用。


  近期，北京大學(xué)雷霆團(tuán)隊(duì)通過(guò)濕法紡絲成功將易得且價(jià)格低廉的n型高分子聚苯并咪唑二苯并菲羅啉（BBL）制成兼具優(yōu)異電學(xué)性能和出色穩(wěn)定性的半導(dǎo)體纖維。研究發(fā)現(xiàn)，紡絲過(guò)程中的溶劑置換可以快速去除溶劑甲磺酸（MSA），不僅解決了高沸點(diǎn)溶劑MSA難以去除的問(wèn)題，還促進(jìn)了BBL分子鏈的取向和結(jié)晶，使BBL分子形成緊密的π-π堆積，為發(fā)展高性能穩(wěn)定的n型OECT器件及應(yīng)用提供了新思路（圖1）。 


圖1. BBL纖維的制備、器件結(jié)構(gòu)與應(yīng)用


  通過(guò)系統(tǒng)研究凝固浴和流體剪切效應(yīng)對(duì)BBL纖維微觀性能的影響，確定了最佳紡絲工藝。制備得到的BBL纖維具有良好的分子排列、取向和緊密的π-π堆積，展現(xiàn)了出色的機(jī)械強(qiáng)度（圖2）。 


圖2. BBL纖維的形貌、微觀結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能表征


  BBL纖維構(gòu)筑的OECT器件實(shí)現(xiàn)了比其薄膜器件更卓越的性能及穩(wěn)定性，展現(xiàn)出高達(dá)2.40 μS μm?2的gm,A（是目前報(bào)道的最高值）和優(yōu)異的穩(wěn)定性（超過(guò)所有報(bào)道過(guò)的n型OECT器件）（圖3）。 


圖3. BBL纖維OECT器件的性能及穩(wěn)定性


  出色的gm,A和操作穩(wěn)定性使BBL纖維OECT在實(shí)時(shí)、高靈敏度生物傳感中展現(xiàn)出很好的應(yīng)用價(jià)值 。BBL纖維OECT傳感器在對(duì)乳酸、葡萄糖等生物分子的傳感中展現(xiàn)出極高的靈敏度和良好的傳感選擇性（圖4）。 


圖4. BBL纖維OECT傳感器的工作原理及性能


  此外，研究首次成功構(gòu)建了基于半導(dǎo)體纖維的反相器，增益值可達(dá)38 V V?1，最大靜態(tài)功耗僅有2.64 μW（圖5）。 


圖5. 纖維互補(bǔ)邏輯電路示意圖及其性能


  這項(xiàng)工作實(shí)現(xiàn)了在超穩(wěn)定纖維有機(jī)電化學(xué)晶體管加工策略上的突破，并展示了該器件在生物傳感器及邏輯電路方面的應(yīng)用。該工作以“Ultrastable N-Type Semiconducting Fiber Organic Electrochemical Transistors for Highly Sensitive Biosensors”題發(fā)表在《Advanced Materials》上，博士后王秀博士是本文第一作者，張志副研究員和雷霆研究員是本文的通訊作者。


  本文感謝香港浸會(huì)大學(xué)Shu-Jen Wang教授的幫助。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，北京大學(xué)高性能計(jì)算平臺(tái)，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院分子材料與納米加工實(shí)驗(yàn)室（MMNL）儀器平臺(tái)，上海同步輻射光源等的支持。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202400287


課題組介紹


  北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院雷霆研究員為國(guó)家級(jí)青年人才。目前已在Sci. Adv., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.和Adv. Mater.等雜志發(fā)表高質(zhì)量論文80余篇，總引用超1.3萬(wàn)次。研究成果被國(guó)內(nèi)外多家媒體報(bào)道。部分專(zhuān)利成果已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，并與國(guó)內(nèi)外多家公司開(kāi)展了合作和產(chǎn)業(yè)化研究。課題組主要從事有機(jī)高分子功能材料的設(shè)計(jì)合成、有機(jī)半導(dǎo)體器件、生物電子器件和柔性可穿戴設(shè)備等前沿研究，歡迎報(bào)考碩士、博士，申請(qǐng)聯(lián)培研究生、科研助理和博士后。更多信息請(qǐng)參見(jiàn)課題組主頁(yè)：www.leigroup.cn 
版權(quán)與免責(zé)聲明：中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章？锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請(qǐng)注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞