用于超灵敏生物传感器的石墨烯器件
用于探测蛋白质结构的超灵敏生物传感器可以大大提高对人类和动物的多种疾病的诊断深度。其中包括阿尔茨海默病、慢性消耗性疾病和疯牛病——与蛋白质错误折叠有关的疾病。这种生物传感器还可以为开发新的药物化合物带来改进的技术。
石墨烯是一种由单层碳原子制成的材料，十多年前就被发现了。它以其惊人的特性吸引了研究人员，这些特性已在许多新应用中找到用途，包括为检测疾病创造更好的传感器。使用石墨烯改进生物传感器已经进行了重大尝试，但挑战在于其显着的单原子厚度。这意味着当它通过它照射时，它不会与光有效地相互作用。在诊断疾病时，光吸收和转化为局部电场对于检测少量分子至关重要。以前使用类似石墨烯纳米结构的研究仅表明光吸收率不到10%。
研究人员将石墨烯与纳米级的金金属带相结合。使用胶带和称为“模板剥离”的纳米制造技术，他们能够为石墨烯创造一个超平坦的基层表面。然后利用光的能量在石墨烯中产生电子的晃动运动，称为等离子激元，它们就像在电子海洋中传播的涟漪或波浪。同样，这些波的强度可以增强到局部电场的巨大潮汐波。
通过在单原子厚的石墨烯层器件上照射光，等离子体波以前所未有的效率产生，近乎完美的 94% 的光吸收到电场的潮汐波中。当蛋白质分子插入石墨烯和金属带之间时，可以利用足够的能量来观察单层蛋白质分子。
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