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北大邵元龍研究員等 ACS Appl. Electron. Mater.:聚苯胺基生物/化學(xué)傳感器 - 傳感機制、結(jié)構(gòu)設(shè)計和展望
2023-02-07  來源:高分子科技

  隨著柔性可穿戴器件的發(fā)展,對生物/化學(xué)信號進行實時和高分辨檢測的需求日益迫切,這對構(gòu)建可靠和高性能的生物/化學(xué)傳感器提出了更高的要求。聚苯胺(PANI)由于其可調(diào)諧的導(dǎo)電性、可溶液處理能力、本征的柔性和良好的生物相容性而被認為是一種極具競爭力的生物/化學(xué)傳感器活性材料。近年來,PANI材料在生物/化學(xué)傳感器中得到了廣泛的研究,從新型合成方法和新型器件結(jié)構(gòu),再到器件集成和各類應(yīng)用場景中都得到了充分的探索和發(fā)展。



  近期在《ACS Appl. Electron. Mater.》期刊上發(fā)表題為“Polyaniline-Based Biological and Chemical Sensors: Sensing Mechanism, Configuration Design, and Perspective”的展望綜述論文(DOI: 10.1021/acsaelm.2c01405)。該論文第一作者為蘇州大學(xué)能源學(xué)院碩士研究生楊東子,第二和第三作者分別為蘇州大學(xué)能源學(xué)院2020級本科生王駿昌曹祎珊,通訊作者為北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院邵元龍研究員本文綜述了基于PANI材料的生物/化學(xué)傳感器,主要包括化學(xué)電阻傳感器、電化學(xué)傳感器和晶體管的傳感器,器件結(jié)構(gòu)和傳感機理出發(fā),結(jié)合材料合成方法及相應(yīng)器件級傳感性能對PANI基生物/化學(xué)傳感器的設(shè)計進行了系統(tǒng)闡述,并針對該領(lǐng)域的現(xiàn)存挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向進行了詳盡展望(圖1 


1. PANI基生物/化學(xué)傳感器設(shè)計


(一)三種類型的PANI基生物/化學(xué)傳感器設(shè)計


  作者首先介紹了化學(xué)電阻式傳感器的傳感模型和傳感機理,并對PANI結(jié)構(gòu)調(diào)控和復(fù)合機制引入這兩種增強策略進行了詳細總結(jié)和對比(2)。緊接著,作者討論了PANI在電化學(xué)傳感器中直接與分析物反應(yīng)或固定化/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的能力3隨后作者從材料設(shè)計到新功能器件等方面闡述了具有信號放大功能的晶體管式器件在生物/化學(xué)傳感領(lǐng)域應(yīng)用前景4 


2. PANI基化學(xué)電阻式傳感器設(shè)計。 


3. PANI基電化學(xué)式傳感器設(shè)計。

 4. PANI基晶體管式傳感器設(shè)計。


(二)PANI基生物/化學(xué)傳感器的新興應(yīng)用


  盡管基于PANI的生物/化學(xué)傳感器在單/多目標(biāo)檢測器件性能上取得了許多突破,但仍不能完全滿足當(dāng)前對傳感器的需求。作者對PANI傳感器未來的應(yīng)用方向進行了總結(jié),主要有三部分智能柔性化集成化,并針對這三個方向當(dāng)前的研究進展進行了概述(5)。 


5. PANI基傳感器的新興應(yīng)用方向。


(三)總結(jié)與展望


  作者圍繞PANI基生物/化學(xué)傳感器,基于化學(xué)電阻式、電化學(xué)式、晶體管式三種代表性傳感器結(jié)構(gòu),深入揭示了基于PANI的活性傳感材料合成、材料結(jié)構(gòu)、器件結(jié)構(gòu)和傳感性能之間的關(guān)系,并對PANI基傳感器的新興應(yīng)用方向進行了總結(jié)。最后,作者從PANI結(jié)構(gòu)設(shè)計、傳感器設(shè)計、機制解析和集成應(yīng)用四個方面進行了展望,提出了相應(yīng)的挑戰(zhàn)和解決方案,旨在為PANI基的生物/化學(xué)傳感器的理性設(shè)計提供新思路。


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaelm.2c01405


團隊簡介


  張錦中國科學(xué)院院士,北京大學(xué)博雅講席教授,國家杰出青年基金獲得者、教育部長江學(xué)者特聘教授、英國皇家化學(xué)學(xué)會會士、中組部萬人計劃創(chuàng)新領(lǐng)軍人才入選者、科技部重點研發(fā)計劃項目負責(zé)人。長期致力于碳納米管等納米碳材料的生長機理、表征技術(shù)和制備方法,在NatureNat. Mater.等刊物發(fā)表論文310余篇,獲授權(quán)專利30余項。榮獲國家自然科學(xué)獎二等獎(兩項)、全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文指導(dǎo)教師、中國化學(xué)會青年化學(xué)獎、教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才資助計劃和北京大學(xué)十佳導(dǎo)師等獎勵。現(xiàn)任北京大學(xué)副校長、北京大學(xué)深圳研究生院院長、北京石墨烯研究院副院長和國家納米科學(xué)中心副主任(兼)。


  邵元龍北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院研究員PI、博導(dǎo)),北京石墨烯研究院烯碳纖維材料課題組組長,海外高層次人才計劃入選者,江蘇省雙創(chuàng)人才,姑蘇青年領(lǐng)軍人才。2019-2022年在蘇州大學(xué)能源學(xué)院任特聘教授。20226月加入北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。在Nat. Rev. Mater.Chem. Rev.Nat. Commun.Adv. Mater.Energy Environ. Sci.等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇,總引用8000余次。主持國家自然科學(xué)基金,江蘇省自然科學(xué)基金,蘇州市重點產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新項目,石墨烯再生羊毛企業(yè)橫向等多個科研項目。研究方向主要聚焦在烯碳熱管理纖維及特種應(yīng)用。


  團隊網(wǎng)站:http://jinzhangpku.bgi-graphene.com/


北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張錦院士團隊博士后招聘啟事


  北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院張錦院士團隊主要聚焦烯碳纖維的規(guī)模化制備技術(shù),系統(tǒng)研究纖維微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的傳遞規(guī)律,旨在開發(fā)輕質(zhì)、高強的烯碳熱管理復(fù)合纖維,著力探索在智能控溫等領(lǐng)域的特殊應(yīng)用。根據(jù)科研工作需要,課題組現(xiàn)擬招聘相關(guān)研究方向的博士后4-6名,歡迎國內(nèi)外具有相關(guān)研究背景的優(yōu)秀博士畢業(yè)生加盟。


一、崗位要求


  1. 已經(jīng)或即將取得國內(nèi)外知名高校及科研院所的物理、化學(xué)、材料等理工科博士學(xué)位;

  2. 具備高分子物理/化學(xué)、石墨烯/碳納米管制備、濕紡/熔紡、紡織、相變材料等方向研究經(jīng)驗的優(yōu)先錄取;

  3. 身心健康,品行端正,富有責(zé)任感,對創(chuàng)新研究有強烈的興趣和追求,具有獨立科研能力,工作態(tài)度積極熱情;

  4. 具有良好的團隊協(xié)作能力和溝通交流能力,較強的中英文交流寫作能力;

  5. 符合北京大學(xué)博士后招收的其他要求,遵守博士后管理相關(guān)規(guī)定;

  6. 博士后入站后須全職從事博士后研究工作。


二、崗位待遇


  博士后基本待遇按照北京大學(xué)博士后管理辦法執(zhí)行,待遇條件具有競爭力:按照國家和學(xué)校有關(guān)規(guī)定,提供住房公積金、物業(yè)補貼、養(yǎng)老保險、職業(yè)年金、醫(yī)療、失業(yè)保險、工傷保險等福利待遇,解決博士后期間子女入托、入學(xué)問題;提供博士后公寓或6萬元/年租房補貼;為符合條件者提供1.2萬元/年住房補貼;根據(jù)個人情況鼓勵申請北京大學(xué)博雅博士后項目、博士后創(chuàng)新人才支持計劃博士后國際交流計劃引進項目、或北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院彤程博士后項目等資助。其中博雅博士后年薪37萬,彤程博士后年薪28萬,統(tǒng)招博士后年薪26萬。詳細信息可參見相關(guān)申請公告:
https://postdocs.pku.edu.cn
http://www.mse.pku.edu.cn/info/1166/1529.htm


  博士后出站后可以推薦并優(yōu)先擇優(yōu)錄用至北京石墨烯研究院等合作單位,并為其辦理落戶手續(xù)。北京石墨烯研究院作為政產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合構(gòu)建的新型研發(fā)機構(gòu),擁有全新的運營模式和人才激勵機制,福利待遇豐厚,并優(yōu)先享受國家和北京市各項科技、人才和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)政策。表現(xiàn)優(yōu)異的博士后有機會在工作期間出國學(xué)習(xí),或者出站后推薦去國外優(yōu)秀研究組繼續(xù)深造。


、應(yīng)聘材料


  1. 詳細的個人簡歷,包括學(xué)習(xí)經(jīng)歷、工作經(jīng)歷、研究工作內(nèi)容、主要學(xué)術(shù)成果;

  2. 研究陳述;

  3. 博士學(xué)位復(fù)印件;

  4. 專家推薦信,其中一封來自研究生導(dǎo)師(可正式入站申請時提交)


  有意向請聯(lián)系:jinzhang@pku.edu.cnshaoyuanlong@pku.edu.cn


  請在郵件主題注明:博士后申請+烯碳纖維材料+本人姓名+博士畢業(yè)院校。

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(責(zé)任編輯:xu)
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