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科学家攻克化学难题 以打造更好的生物传感器聚
发布时间:2021-07-14浏览次数:80

  据外媒报道,一种新的有机(碳基)半导体材料已经被开发出来,其性能优于现有的选择,可用于构建下一代的生物传感器。由阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)科学家领导的一个国际研究小组率先克服了开发这种聚合物的一些关键挑战。

  目前,许多研究工作都花在了新型生物传感器上,这些传感器与身体直接互动,检测关键的生物化学物质,并作为健康和疾病的指标。

  KAUST团队的前研究科学家Rawad Hallani说:“为了使传感器与身体相容,我们需要使用具有与生物组织相匹配的机械性能的软性有机材料。”

  Hallani解释说,这种聚合物被设计用于称为有机电化学晶体管(OECTs)的设备。对于这些类型的设备,该聚合物应允许特定的离子和生化化合物渗透到聚合物中,并对其进行掺杂,这反过来可以调节其电化学半导电性能。他说:“电化学特性的波动就是我们作为OECT的输出信号而实际测量的东西。”

  该团队不得不面对几个化学挑战,因为即使聚合物结构的微小变化也会对性能产生重大影响。许多其他研究小组曾试图制造这种特殊的聚合物,但KAUST团队是第一个获得成功的。

  他们的创新是基于被称为聚噻吩的聚合物,在精确控制的位置上连接着被称为乙二醇的化学基团。学习如何以以前没有实现的方式控制乙二醇基团的位置是该突破的一个关键方面。

  Hallani说:“确定正确的聚合物设计以满足你所寻找的所有标准是艰难的部分。有时能够优化材料性能的东西会对其稳定性产生负面影响,因此我们需要牢记聚合物的能量和电子特性。”

  复杂的计算化学模型被用来帮助实现正确的设计。该团队还得到了专门的X射线散射分析和扫描隧道电子显微镜的帮助,以监测其聚合物的结构。这些技术揭示了乙二醇基团的位置如何影响材料的微观结构和电子特性。

  KAUST团队的Iain McCulloch说:“我们对Rawad在聚合物合成方面取得的进展感到兴奋,我们现在期待着在特定的生物传感器设备中测试我们的新聚合物。”McCulloch说,该研究小组现在正试图提高聚合物和用它们制造的传感器的稳定性,因为它们正从实验室演示走向现实世界的应用。

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