近期，中科院合肥研究院智能機(jī)械研究所仿生功能材料與傳感器件研究中心劉錦淮研究員和中科院“引進(jìn)海外杰出人才”黃行九研究員領(lǐng)導(dǎo)的課題組創(chuàng)新性地提出了基于分子間隙納米器件檢測(cè)重金屬離子的新方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)Hg2+的特異性電學(xué)敏感響應(yīng)及檢測(cè)，并結(jié)合理論模擬計(jì)算闡明了其敏感機(jī)制。該研究成果近期被《自然》出版集團(tuán)的《科學(xué)報(bào)告》接收發(fā)表（Scientific ReportsSci. Rep. 3, 3115; DOI: 10.1038 / srep 03115 (2013)）。

納米間隙器件已成為當(dāng)前電學(xué)傳感器研究的熱點(diǎn)之一，在實(shí)現(xiàn)高靈敏檢測(cè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，該研究團(tuán)隊(duì)一直致力于此方向的研究，并取得了系列進(jìn)展。如，綜述了納米間隙電極在傳感檢測(cè)研究方向上的最新發(fā)展及動(dòng)態(tài)(《今日材料》Materials Today, 2010, 13, 28-41)；將CdSe量子點(diǎn)引入到納米間隙電極間，借助其光敏特性(紫外可見(jiàn)光)，有效地提高了對(duì)有機(jī)分子鏈霉親和素檢測(cè)的靈敏度(Small, 2012, 8, 3274-3281)；針對(duì)化學(xué)惰性的PTS檢測(cè)，基于納米間隙電極提出了其“抑制電子傳輸”的檢測(cè)新原理和新方法(《分析化學(xué)》Analytical Chemistry, 2012, 84, 9818-9824)。

在上述研究工作的基礎(chǔ)上，研究人員進(jìn)一步將納米間隙器件引入到重金屬離子的檢測(cè)研究中。通過(guò)在叉指微電極間組裝填充谷胱甘肽分子層包覆的Au納米顆粒，間接地實(shí)現(xiàn)了分子間隙納米器件的構(gòu)筑。該納米器件對(duì)Hg2+顯示出高靈敏的電學(xué)響應(yīng)，且表現(xiàn)出較低的檢測(cè)下限(1納米)。然而，對(duì)于其它重金屬離子（如Zn2+，Cd2+，Pb2+等），則并未引起器件電導(dǎo)/電阻的改變。為了從分子水平上闡明該納米器件的特異性敏感機(jī)制，研究人員通過(guò)理論模擬研究發(fā)現(xiàn)：不同于常規(guī)的傳感器件，該納米器件的選擇性不依賴于修飾物(谷胱甘肽分子)與重金屬離子的結(jié)合能力。其敏感機(jī)制主要在于：重金屬離子橋連相鄰的Au納米顆粒間谷胱甘肽分子形成絡(luò)合物后，改變其前線軌道分布及能量，進(jìn)而影響到納米器件的電子輸運(yùn)性能。無(wú)疑，該研究工作為設(shè)計(jì)具有特異性敏感響應(yīng)的納米器件提供了新思路。

以上研究工作得到了國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃、中科院“百人計(jì)劃”以及合肥物質(zhì)科學(xué)技術(shù)中心方向項(xiàng)目的支持。（合肥物質(zhì)科學(xué)研究院）

對(duì)Pb2+具有特異性敏感響應(yīng)的分子間隙納米器件示意、實(shí)物及機(jī)理圖

新聞來(lái)源：http://www.cas.cn/ky/kyjz/201311/t20131104_3967385.shtml