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北大邵元龍研究員等 ACS Appl. Electron. Mater.:聚苯胺基生物/化學傳感器 - 傳感機制、結構設計和展望
2023-02-07  來源:高分子科技

  隨著柔性可穿戴器件的發展,對生物/化學信號進行實時和高分辨檢測的需求日益迫切,這對構建可靠和高性能的生物/化學傳感器提出了更高的要求。聚苯胺(PANI)由于其可調諧的導電性、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/化學傳感器活性材料。近年來,PANI材料在生物/化學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構,再到器件集成和各類應用場景中都得到了充分的探索和發展。



  近期在《ACS Appl. Electron. Mater.》期刊上發表題為“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能源學院碩士研究生楊東子,第二和第三作者分別為蘇州大學能源學院2020級本科生王駿昌曹祎珊,通訊作者為北京大學材料科學與工程學院邵元龍研究員。本文綜述了基于PANI材料的生物/化學傳感器,主要包括化學電阻傳感器、電化學傳感器和晶體管的傳感器,器件結構和傳感機理出發,結合材料合成方法及相應器件級傳感性能對PANI基生物/化學傳感器的設計進行了系統闡述,并針對該領域的現存挑戰和未來發展方向進行了詳盡展望(圖1 


1. PANI基生物/化學傳感器設計


(一)三種類型的PANI基生物/化學傳感器設計


  作者首先介紹了化學電阻式傳感器的傳感模型和傳感機理,并對PANI結構調控和復合機制引入這兩種增強策略進行了詳細總結和對比(2)。緊接著,作者討論了PANI在電化學傳感器中直接與分析物反應或固定化/信號轉導的能力3隨后,作者從材料設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/化學傳感領域應用前景4。 


2. PANI基化學電阻式傳感器設計。 


3. PANI基電化學式傳感器設計。

 4. PANI基晶體管式傳感器設計。


(二)PANI基生物/化學傳感器的新興應用


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


5. PANI基傳感器的新興應用方向。


(三)總結與展望


  作者圍繞PANI基生物/化學傳感器,基于化學電阻式、電化學式、晶體管式三種代表性傳感器結構,深入揭示了基于PANI的活性傳感材料合成、材料結構、器件結構和傳感性能之間的關系,并對PANI基傳感器的新興應用方向進行了總結。最后,作者從PANI結構設計、傳感器設計、機制解析和集成應用四個方面進行了展望,提出了相應的挑戰和解決方案,旨在為PANI基的生物/化學傳感器的理性設計提供新思路。


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


團隊簡介


  張錦,中國科學院院士,北京大學博雅講席教授,國家杰出青年基金獲得者、教育部長江學者特聘教授、英國皇家化學學會會士、中組部萬人計劃創新領軍人才入選者、科技部重點研發計劃項目負責人。長期致力于碳納米管等納米碳材料的生長機理、表征技術和制備方法,在NatureNat. Mater.等刊物發表論文310余篇,獲授權專利30余項。榮獲國家自然科學獎二等獎(兩項)、全國優秀博士學位論文指導教師、中國化學會青年化學獎、教育部新世紀優秀人才資助計劃和北京大學十佳導師等獎勵。現任北京大學副校長、北京大學深圳研究生院院長、北京石墨烯研究院副院長和國家納米科學中心副主任(兼)。


  邵元龍,北京大學材料科學與工程學院研究員PI、博導),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,江蘇省雙創人才,姑蘇青年領軍人才。2019-2022年在蘇州大學能源學院任特聘教授。20226月加入北京大學材料科學與工程學院。在Nat. Rev. Mater.,Chem. Rev.Nat. Commun.Adv. Mater.Energy Environ. Sci.等期刊發表學術論文70余篇,總引用8000余次。主持國家自然科學基金,江蘇省自然科學基金,蘇州市重點產業技術創新項目,石墨烯再生羊毛企業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用。


  團隊網站:http://jinzhangpku.bgi-graphene.com/


北京大學材料科學與工程學院張錦院士團隊博士后招聘啟事


  北京大學材料科學與工程學院張錦院士團隊主要聚焦烯碳纖維的規模化制備技術,系統研究纖維微觀結構與宏觀性能的傳遞規律,旨在開發輕質、高強的烯碳熱管理復合纖維,著力探索在智能控溫等領域的特殊應用。根據科研工作需要,課題組現擬招聘相關研究方向的博士后4-6名,歡迎國內外具有相關研究背景的優秀博士畢業生加盟。


一、崗位要求


  1. 已經或即將取得國內外知名高校及科研院所的物理、化學、材料等理工科博士學位;

  2. 具備高分子物理/化學、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驗的優先錄;

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

  4. 具有良好的團隊協作能力和溝通交流能力,較強的中英文交流寫作能力;

  5. 符合北京大學博士后招收的其他要求,遵守博士后管理相關規定;

  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博士后管理辦法執行,待遇條件具有競爭力:按照國家和學校有關規定,提供住房公積金、物業補貼、養老保險、職業年金、醫療、失業保險、工傷保險等福利待遇,解決博士后期間子女入托、入學問題;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;根據個人情況鼓勵申請北京大學博雅博士后項目、博士后創新人才支持計劃、博士后國際交流計劃引進項目、或北京大學材料科學與工程學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,統招博士后年薪26萬。詳細信息可參見相關申請公告:
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先擇優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。北京石墨烯研究院作為政產學研聯合構建的新型研發機構,擁有全新的運營模式和人才激勵機制,福利待遇豐厚,并優先享受國家和北京市各項科技、人才和創新創業政策。表現優異的博士后有機會在工作期間出國學習,或者出站后推薦去國外優秀研究組繼續深造。


、應聘材料


  1. 詳細的個人簡歷,包括學習經歷、工作經歷、研究工作內容、主要學術成果;

  2. 研究陳述;

  3. 博士學位復印件;

  4. 專家推薦信,其中一封來自研究生導師(可正式入站申請時提交)。


  有意向請聯系: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+博士畢業院校。

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(責任編輯:xu)
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