基于新型二维材料改性的超灵敏光波导生物传感器表面研究

项目名称： 基于新型二维材料改性的超灵敏光波导生物传感器表面研究

项目编号： No.11704218

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2018

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 刘巍

作者单位： 清华大学

项目金额： 10万元

中文摘要： 蛋白质分子在固相表面上的吸附是一个普遍存在但又极其复杂的现象，研究具有超高检测灵敏度的平面光波导型生物传感器不仅对于人们进一步揭示蛋白质分子的生物功能，理解蛋白质分子的生理作用具有重要的科学意义，同时对于蛋白质组学的实际应用也具有重要的经济价值。本项目拟通过在平面光波导型生物传感器表面耦合新型二维纳米材料，以解决现有平面光波导生物传感器中存在的两个科学问题：1. 探究全反射条件下倏逝场与新型二维材料内等离子体激元的耦合共振机理，特别是垂直于二维材料平面的量子限制效应对倏逝场的影响；2. 在此基础上，进一步研究蛋白质分子与耦合有二维材料传感表面的静电相互作用调控蛋白质分子吸附行为。本项目期望通过改变固相表面的荷电特征来增强蛋白质分子在固相表面上的吸附时光学厚度的变化，实现超高灵敏的平面光波导生物传感。

中文关键词： 生物传感器；超灵敏检测；二维材料；倏逝场

英文摘要： The protein adsorption at the interface is a universal yet complicated phenomenon. It enjoys a vital scientific influcence and economic value for the surface scientists to develop an ultra-sensitive optical waveguide biosensor to bring the biological function of the protein and their physiological effects to light. By coupling 2 D material on the sensing surface, the programme aims to solve two problems in the optical waveguide biosensor: 1. To explore the resonance mechanisum of the evanecent field under the total internal reflection condition and the plasmonics in the 2 D materials, especially, the influcence of the quantum confinment perpenticular to the surface. 2. To study the portein adsorption behavior on the 2 D materials coupled sensing surface, specifically, the interaction between the electricity of the surface and the protein. By increasing the optical thickness variation from the protein adsorption, the programe will develop a method to perform the ultra-sensitive biosensing.

英文关键词： biosensor;ultra-sensitive detection;2 dimensional materials;evanescent field