纳米电化学生物传感器重点
电化学生物传感器技术发展趋势
电化学生物传感器技术发展趋势引言：电化学生物传感器是一种基于电化学方法来检测生物分子的传感器技术。
其具有高灵敏度、快速响应、简单操作等特点，在医疗、食品安全、环境监测等领域有着广泛的应用前景。
本文将讨论电化学生物传感器技术的发展趋势，包括纳米材料的应用、智能化和便携化的发展以及生物分子的检测范围的扩大。
一、纳米材料的应用纳米材料具备较大的比表面积、特殊的光电性质和化学性质，对电化学生物传感器的性能具有重要的影响。
纳米材料可以用作传感器的载体，实现对生物分子的高灵敏度和快速响应。
常见的纳米材料包括金纳米颗粒、碳纳米管和二维材料等。
未来，可望进一步开发新型纳米材料，并通过纳米技术提高其制备工艺，以增强电化学生物传感器的性能。
二、智能化和便携化的发展随着物联网、云计算等技术的发展，智能化和便携化成为电化学生物传感器技术的发展趋势。
智能化的电化学生物传感器能够实现数据的自动采集、分析和存储，减少了人工操作的复杂性。
便携化的电化学生物传感器可以方便地携带和使用，实现在任何时间和地点进行生物分子的检测。
未来，可预期更多智能化和便携化的电化学生物传感器问世，为人们提供更加便捷和实用的检测手段。
三、生物分子的检测范围的扩大随着生物科学的发展和人们对健康的关注度增加，人们对生物分子的检测需求越来越多样化。
电化学生物传感器技术的发展将扩大生物分子的检测范围。
目前电化学生物传感器已经应用于检测蛋白质、DNA、细胞等生物分子，未来有望扩大到检测更复杂的生物分子，如药物、代谢产物等。
此外，电化学生物传感器也有望应用于早期癌症的诊断和治疗监测等领域。
结论：电化学生物传感器技术作为一种高灵敏度、快速响应、简单操作的生物分子检测技术，具有广泛的应用前景。
未来的发展趋势将集中在纳米材料的应用、智能化和便携化的发展以及生物分子检测范围的扩大。
通过不断地研究创新和技术进步，电化学生物传感器技术有望为人们提供更加高效和精确的生物分子检测手段，为医疗、食品安全、环境监测等领域带来更大的便利和贡献。
电化学生物传感器的研究与应用现状
电化学生物传感器的研究与应用现状电化学生物传感器的研究目前主要集中在三个方向：传感器构建、信号放大和检测仪器的开发。
传感器构建主要包括生物识别分子的修饰和载体材料的选择。
生物识别分子可以是抗体、酶、DNA等，通过与目标物质的特异性相互作用，实现对目标物质的检测。
载体材料选择需要考虑电化学活性、生物兼容性、稳定性等因素，常见的载体材料有玻碳电极、金属薄膜等。
信号放大主要通过引入纳米材料、纳米结构或功能材料，增强电化学传感器的灵敏度。
检测仪器的开发旨在提高传感器的检测性能和实用性，主要包括微流控技术、传感器阵列和便携式检测仪器等。
电化学生物传感器在医学诊断领域的应用已经取得了重要进展。
例如，血糖仪是最常见的电化学生物传感器之一，用于测试血液中的葡萄糖含量，对糖尿病患者的日常管理起到了重要作用。
此外，电化学生物传感器还可以用于监测血清中的肿瘤标志物、心肌酶等，辅助临床诊断，提高疾病的早期诊断率。
在食品安全方面，电化学生物传感器也发挥着重要作用。
传统的食品检测方法通常需要昂贵的仪器设备和复杂的分析程序，而电化学生物传感器则具有快速、灵敏和简单的优点。
通过检测食品样品中的有害物质，例如重金属、农药残留和毒素等，电化学生物传感器能够有效地保证食品安全，减少食品中的有害物质对人体的危害。
此外，电化学生物传感器还被广泛应用于环境监测。
例如，可以利用电化学生物传感器检测水体中的有毒金属离子、有机物污染物等，为环境污染监控提供有效手段。
另外，电化学生物传感器还可以用于检测空气中的污染物，例如二氧化硫、氮氧化物等，为空气质量监测提供帮助。
总之，电化学生物传感器是一种有着广泛应用前景的检测技术。
随着传感器构建、信号放大和检测仪器的不断改进和创新，电化学生物传感器将在医学诊断、食品安全、环境监测等领域发挥更加重要的作用。
电化学传感器和生物传感器技术比较分析
电化学传感器和生物传感器技术比较分析近年来，随着科技的发展和应用的不断推广，电化学传感器和生物传感器已经成为分析化学领域不可或缺的工具，这两种传感器技术都具有很高的灵敏度和特异性，适用于许多领域的分析检测。
本文将从工作原理、应用范围、制备方法、优缺点这四个方面对电化学传感器和生物传感器进行比较分析。
一、工作原理电化学传感器是通过电极与待测物质发生电化学反应，利用电化学信号转化为检测信号。
主要包括电子传递和离子传递两种方式，电子传递以电极为中心，离子传递则为电解质溶液为中心。
电子传递的电化学传感器常用荧光素、甲基氧化酶等作为感受层材料，实现短时间内的电化学反应。
离子传递主要采用离子敏感膜，具有高度的选择性和灵敏度。
生物传感器，则是通过生物分子与待测物质的相互作用触发信号的变化，以检测待测物质的含量，其工作原理主要包括：化学传感、光学传感、电学传感和磁学传感。
在化学传感中，生物分子可以通过受体,酶,细胞膜受体等与待测物质进行特异性化学反应，从而转化为信号。
而在光学传感中，则利用分子材料在不同体积、形状、组成的情况下，形成不同的光学特性，通过分析这些光学特性变化来检测待测物质的含量。
二、应用范围电化学传感器可用于环境监测、食品安全、生物诊断等多个领域。
电化学传感器的应用领域非常广泛，主要是因为其制备简便,成本低,且具备高化学稳定性,灵敏度和特异性等优点。
在环境领域，可用于亚硝酸盐、硫酸盐、铅、汞等有害物质的检测。
在食品安全方面，可利用电化学传感器检测食品中的残留农药、兽药和重金属等有害物质。
在生物诊断方面，电化学传感器可用于患者血糖、血脂等常规检测。
生物传感器主要应用于医学、食品、环境等领域，在医学上主要用来检测人类组织或血液中的某些代谢产物或药物残留物。
在环保领域，可以检测水体、空气中的有害物质。
在食品领域，可用于检测食品中的添加剂、防腐剂等。
生物传感器其所适用的分子种类非常广，涉及生命科学、医学、环境科学、化学等诸多领域。
纳米材料在电化学生物传感器中的应用
纳米材料在电化学生物传感器中的应用(总12页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除纳米粒子在生物电化学传感器中的应用赖自成先进材料与纳米科技学院第一章电化学生物传感器概述电化学生物传感器的原理与分类目前为止，生物传感器中研究成果较多的是电化学生物传感器。
电化学生物传感器是以生物活性物质为敏感基元，以电化学电极为信号转换器，以电势、电流或电容为特征检测信号的生物传感器。
当待测物质(底物、辅酶、抗原抗体等)扩散进入固定化生物敏感层，经分子识别，发生生物化学反应，继而被相应的化学或物理换能器转换成可定量和处理的电信号，再经过二次仪表放大并输出，便可得到待测物浓度。
电化学生物传感器根据分子识别元件的不同，可分为酶电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA传感器等;按照换能器的不同可以分为电位型、电流型、电导型和电容型等电化学生物传感器。
生物组分的固定化要让生物组分作为传感器敏感膜使用，必须将具有分子识别能力的生物功能物质，如酶、抗原、抗体、细胞等，包藏或吸附于某种材料，形成一层敏感膜，这被称为生物组分的固定化。
因为生物组分的固定化即使决定着生物传感器的稳定性、选择性和灵敏度等主要性能，所有选择合适的方法对生物组分进行固定生物传感器的研究和开发中具有至关重要的作用，应满足一下几个条件首先固定后的生物识别分一子仍能够保持很好的活性其次固定化层应有良好的稳定性与耐受性，且能适应多种测试环境最后是生物膜与转换器必须紧密接触，这样有利于信号传输和转换。
经过近几十年的不断研究，已经建立了多种生物分子固定化方法，目前，被广泛使用的固定化技术主要有吸附法、交联法、包埋法、共价键合法、组合法和电化学聚合法等。
吸附法是通过物理吸附对生物分子进行固定，是一种较为简单、经济的方法。
而且可供选择的载体类型相对较多，操作条件温和，对生物分子活性影响较小，但生物分子与固体表面结合力较弱，容易导致固定化生物分子的泄漏或脱落，并且生物分子暴露在外，容易受到温度、、离子强度等环境因素的影响。
电化学纳米生物传感
电化学纳米生物传感电化学纳米生物传感是一种利用电化学技术和纳米材料构建的生物传感器，用于检测和分析生物分子或生物过程。
它在生物医学、环境监测、食品安全等领域具有广泛的应用前景。
电化学纳米生物传感器的核心是纳米材料，包括纳米颗粒、纳米线、纳米管等。
这些纳米材料具有较大的比表面积和优异的电化学性能，可用于增强传感器的灵敏度和选择性。
例如，纳米金颗粒具有良好的导电性和生物相容性，可以用于修饰电极表面，增强生物分子的电化学信号。
电化学纳米生物传感器的工作原理是基于生物分子与纳米材料之间的相互作用。
当目标分子与纳米材料结合时，会引起电化学信号的变化。
通过测量这种变化，可以实现对目标分子的检测和定量分析。
例如，利用纳米金颗粒修饰的电极表面，可以实现对蛋白质、DNA、细胞等生物分子的检测。
电化学纳米生物传感器具有许多优点。
首先，由于纳米材料具有较大的比表面积，可以将更多的生物分子固定在电极表面，从而提高传感器的灵敏度。
其次，纳米材料可以通过修饰表面的功能化分子选择性地与目标分子结合，从而实现对特定生物分子的检测。
此外，电化学纳米生物传感器具有操作简单、快速响应和低成本等特点，可以在实验室和现场进行快速检测。
在生物医学领域，电化学纳米生物传感器可以用于检测和监测生物标志物，如肿瘤标志物、病原体等，为早期诊断和治疗提供重要依据。
在环境监测方面，电化学纳米生物传感器可以用于检测水中的重金属离子、有机污染物等，帮助维护环境安全。
在食品安全领域，电化学纳米生物传感器可以用于检测食品中的农药残留、重金属污染等，确保食品质量。
然而，电化学纳米生物传感器在应用中还存在一些挑战。
首先，纳米材料的制备和修饰过程需要控制好材料的形貌、尺寸和表面性质，以提高传感器的性能。
其次，传感器的选择性和灵敏度需要进一步提高，以满足不同应用的需求。
此外，传感器的稳定性和重复性也是需要解决的问题，以保证长期可靠的检测结果。
电化学纳米生物传感器是一种具有广泛应用前景的生物传感技术。
纳米材料电化学生物传感器10
传感器的药物筛选检测性能及对照实验
图11. 光致电化学细胞传感器用于体外药物筛选的性能研究。
小结
1 基于光致电化学同时检测活细胞表面的多种
凋亡指示因子构建了一种NIR光控制的超灵 敏体外药物筛选技术。
2
所构建的方法克服了现有的光致电化学多目
标物检测技术中较差的生物相容性及实用性。
3
所构建的方法克服了现有标准的基于荧光检 测的体外药物筛选方法中荧光标记探针难以
CdS QDs的光电流 信号响应
SiO2@MB的光电流 信号响应
纳米材料的荧光光谱表征
CdS QDs的荧光光谱
SiO2@MB的荧光光谱
传感器修饰过程及目标物循环反应表征
传感器修饰过程的循环 传感器修饰过程的
伏安法表征
阻抗表征
目标物循环反 应表征
传感器的分析检测性能及选择性能研究
对照实验
图3. （A）不同浓度22Rv1及MB231癌细胞的明场,暗场及混合成像图。传感器孵育22Rv1细 胞（B）及MB231细胞（C）总RNA提取物后的光电流响应情况。（D）传感器对22Rvl, MB231, A549, MCF-7及HeLa细胞中总RNA提取物的光电流信号响应。
电化学生物传感器工作原理
目标物 识别原件 感受器 工作站
信号输出
优点：具有响应快速、选择性高、灵敏度好、操作简单、成本 低廉等显著优点
电化学生物传感器发展前景
实用性 高灵敏
新型电化学 生物传感器
高通量
电化学生物 传感器
光致电化学生物传感器
优点：由于其激发光源源与检测光电流相互分离的特点而具有 低背景信号，灵敏度高、准确性好、稳定性高的特点。
传感器的选择性及稳定性
纳米电化学生物传感器重点
收稿:2008年3月, 收修改稿:2008年8月 *深圳大学科研启动基金项目(No. 200818 资助**通讯联系人 e 2mail:yang hp@. cn纳米电化学生物传感器*杨海朋**陈仕国李春辉陈东成戈早川(深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室深圳518060摘要纳米电化学生物传感器是将纳米材料作为一种新型的生物传感介质, 与特异性分子识别物质如酶、抗原P 抗体、D NA 等相结合, 并以电化学信号为检测信号的分析器件。
本文简要介绍了生物传感器的分类和纳米材料在电化学生物传感器中的应用及其优势, 综述了近年来各类纳米电化学生物传感器在生物检测方面的研究进展, 包括纳米颗粒生物传感器, 纳米管、纳米棒、纳米纤维与纳米线生物传感器, 以及纳米片与纳米阵列生物传感器等。
关键词生物传感器电化学传感器纳米材料生物活性物质固定化中图分类号:O65711; TP21213 文献标识码:A 文章编号:10052281X(2009 0120210207Nanomaterials Based Electrochemical BiosensorsY ang Haipeng**Chen Shiguo Li Chunhui Chen Dongche ng Ge Zaochuan (Shenzhen Key Laboratory of Special Functional M aterials, College of Materials Science and Engineering,Shenzhen University, Shenzhen 518060, ChinaAbstract Biosensors w hich utilize immobilized bioac tive compounds (such as enz ymes, antigen, antibody, D N A, etc. f or the c onversion of the target analytes into electroc he mically detectable products is one of the most widely used detection methods and have become an area of wide ranging research activity. The advances in biocompatible nano technology make it possible to develop ne w biosensors. A variety of biosensors with high sensitivity and excellent reproducibility based on nano technology have been reported in recent years. In this paper, the development of the researches on nano amperometric biosensors, one of the most important branches of biosensors, is revie wed. Nanoscale architectures here involve nano 2particles, nano 2wires and nano 2rods, nano 2sheet, nano 2array, and carbon nanotube, etc. Remarkable sensitivity and stability have been achieved by coupling immobilized bioactive compounds and these nanomaterials.Key words biosensors; electroche mistry sensors; nanomaterials; bioactive compounds; immobiliz ationContents1 Introduction to biosensors2 Nanomaterials based electrochemical biosensors 2. 1 Challenges and developments of biosensors 2. 2 Introduction of nanomaterials2. 3 Nanomaterials based electrochemical biosensors 2.3. 1 Nano particles based electrochemical biosensors2. 3. 2 Nanowires and nanorods based electrochemical biosensors2. 3. 3 Carbon nanomaterials basedelectrochemicalbiosensors2. 3. 4 Nano array based electrochemical biosensors 2. 3. 5 Nanosheets based electrochemical biosensors 3 Concluding remarks第21卷第1期2009年1月化学进展PRO G RESS I N C HE M IST RYVol. 21No. 1 Jan. , 20091 生物传感器概述生物传感器通常由生物识别元件(bioreceptor 和信号转换器件(transducer 两个部分组成:生物识别单元具有专一的选择性, 可以获得极其高的灵敏度; 而信号转换器通常是一个独立的化学或物理敏感元件, 可采用电化学、光学、热学、压电等多种不同原理工作。
电化学生物传感器的原理与应用技巧
电化学生物传感器的原理与应用技巧随着科技的不断进步和人们对健康的关注度增加，生物传感器作为一种高灵敏度、高选择性的检测技术，得到了广泛的应用。
其中，电化学生物传感器以其简单、快速、灵敏的特点，成为研究和应用领域中备受关注的技术。
本文将介绍电化学生物传感器的原理和应用技巧，希望能为相关领域的研究者和工程师提供一些参考。
一、电化学生物传感器的原理电化学生物传感器是利用生物分子与电极表面之间的相互作用，通过测量电化学信号来检测和分析生物分子的一种技术。
其原理主要包括两个方面：生物分子识别和电化学信号转换。
生物分子识别是电化学生物传感器的核心。
通过特定的生物分子与待测分子的识别和结合，实现对待测分子的检测。
常用的生物分子包括酶、抗体、核酸等。
这些生物分子通过与待测分子的相互作用，产生特定的信号变化，从而实现对待测分子的检测和分析。
电化学信号转换是将生物分子的识别过程转化为电化学信号的变化。
常用的电化学信号转换方式包括电流、电压和电阻等。
通过将生物分子与电极表面进行相互作用，改变电极表面的电化学性质，从而引起电流、电压或电阻的变化。
这种变化可以通过电化学方法进行测量和分析，从而实现对待测分子的检测。
二、电化学生物传感器的应用技巧1. 选择合适的生物分子：在设计电化学生物传感器时，选择合适的生物分子非常重要。
生物分子应具有高度的选择性和灵敏度，能够与待测分子发生特异性的相互作用。
同时，生物分子的稳定性和可重复性也需要考虑，以确保传感器的稳定性和可靠性。
2. 优化电极表面性质：电极表面的性质对电化学生物传感器的性能有着重要影响。
通过优化电极表面的结构和化学性质，可以增强生物分子与电极表面的相互作用，提高传感器的灵敏度和选择性。
常用的方法包括修饰电极表面的化学修饰和纳米材料修饰等。
3. 选择合适的检测方法：电化学生物传感器常用的检测方法包括循环伏安法、恒定电位法和阻抗谱法等。
选择合适的检测方法可以提高传感器的灵敏度和检测范围。
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收稿:2008年3月, 收修改稿:2008年8月 *深圳大学科研启动基金项目(No. 200818 资助**通讯联系人 e 2mail:yang hp@. cn纳米电化学生物传感器*杨海朋**陈仕国李春辉陈东成戈早川(深圳大学材料学院深圳市特种功能材料重点实验室深圳518060摘要纳米电化学生物传感器是将纳米材料作为一种新型的生物传感介质, 与特异性分子识别物质如酶、抗原P 抗体、D NA 等相结合, 并以电化学信号为检测信号的分析器件。
本文简要介绍了生物传感器的分类和纳米材料在电化学生物传感器中的应用及其优势, 综述了近年来各类纳米电化学生物传感器在生物检测方面的研究进展, 包括纳米颗粒生物传感器, 纳米管、纳米棒、纳米纤维与纳米线生物传感器, 以及纳米片与纳米阵列生物传感器等。
关键词生物传感器电化学传感器纳米材料生物活性物质固定化中图分类号:O65711; TP21213 文献标识码:A 文章编号:10052281X(2009 0120210207Nanomaterials Based Electrochemical BiosensorsY ang Haipeng**Chen Shiguo Li Chunhui Chen Dongche ng Ge Zaochuan (Shenzhen Key Laboratory of Special Functional M aterials, College of Materials Science and Engineering,Shenzhen University, Shenzhen 518060, ChinaAbstract Biosensors w hich utilize immobilized bioac tive compounds (such as enz ymes, antigen, antibody, D N A, etc. f or the c onversion of the target analytes into electroc he mically detectable products is one of the most widely used detection methods and have become an area of wide ranging research activity. The advances in biocompatible nano technology make it possible to develop ne w biosensors. A variety of biosensors with high sensitivity and excellent reproducibility based on nano technology have been reported in recent years. In this paper, the development of the researches on nano amperometric biosensors, one of the most important branches of biosensors, is revie wed. Nanoscale architectures here involve nano 2particles, nano 2wires and nano 2rods, nano 2sheet, nano 2array, and carbon nanotube, etc. Remarkable sensitivity and stability have been achieved by coupling immobilized bioactive compounds and these nanomaterials.Key words biosensors; electroche mistry sensors; nanomaterials; bioactive compounds; immobiliz ationContents1 Introduction to biosensors2 Nanomaterials based electrochemical biosensors 2. 1 Challenges and developments of biosensors 2. 2 Introduction of nanomaterials2. 3 Nanomaterials based electrochemical biosensors 2.3. 1 Nano particles based electrochemical biosensors2. 3. 2 Nanowires and nanorods based electrochemical biosensors2. 3. 3 Carbon nanomaterials basedelectrochemicalbiosensors2. 3. 4 Nano array based electrochemical biosensors 2. 3. 5 Nanosheets based electrochemical biosensors 3 Concluding remarks第21卷第1期2009年1月化学进展PRO G RESS I N C HE M IST RYVol. 21No. 1 Jan. , 20091 生物传感器概述生物传感器通常由生物识别元件(bioreceptor 和信号转换器件(transducer 两个部分组成:生物识别单元具有专一的选择性, 可以获得极其高的灵敏度; 而信号转换器通常是一个独立的化学或物理敏感元件, 可采用电化学、光学、热学、压电等多种不同原理工作。
把分子识别功能基底同高灵敏的信号转换器件相结合, 就构成多种多样、千变万化的生物传感器[1 4]。
生物传感器可按照生物特异性授予机制或信号转换模式分类。
按被选生物化学受体的不同, 可将生物传感器分为酶传感器、免疫传感器、组织传感器、微生物传感器和细胞传感器等。
根据生物反应产生信息的物理或化学性质, 信号转换器通常采用电化学、光谱、热、压电及表面声波等技术与之相匹配, 而由此衍生出电化学生物传感器、光生物传感器、半导体生物传感器、热生物传感器和压电晶体生物传感器等。
因为电化学转换器件具有较高的灵敏度, 易微型化, 能在浑浊的溶液中操作等许多优势, 并且所需的仪器简单、便宜, 因而被广泛应用于传感器的制备中[5,6]。
根据电化学检测的模式不同, 又可具体分为安培型、电势型、表面电荷场致效应晶体管(FE Ts 型和电导型电化学生物传感器。
生物传感器诞生在20世纪60年代, 而对其研究的全面展开是在20世纪80年代。
20多年来该领域发展迅速, 取得了显著的成绩。
随着人类基因组研究的深入进行和微纳米技术的普及与成熟, 纳米传感器、基因芯片以及微全分析系统(T AS 等新器件、新系统的出现, 把生物传感器的研究推进到一个崭新的发展阶段[7,8]。
本文主要综述纳米电化学生物传感器近年来的研究进展。
2 纳米电化学生物传感器纳米电化学生物传感器是将纳米材料作为一种新型的生物传感介质, 与特异性分子识别物质如酶、抗原P 抗体、D N A 等相结合, 并以电化学信号为检测信号的分析器件。
211 生物传感器的挑战与发展多年来, 生物传感器引起了人们的极大关注, 相当多的公司与研究单位开展了生物传感器的研究与开发, 相应的文章与专利也急剧增加。
然而, 目前成, 试生产阶段, 仅有少数品种已计划大规模生产。
造成这种状况的主要原因之一在于生物识别元件的稳定性差, 不能满足生物传感器长期持续检测的客观要求。
发展新型材料和优秀的固定化方法则是提高生物识别元件稳定性的有效途径之一[8 11]。
20世纪90年代以来, 纳米技术的介入为生物传感器的发展提供了新的活力, 并已取得了突破性的进展[7 12]。
纳米材料由于比表面积大、表面反应活性高、表面原子配位不全等导致表面的活性位点增加、催化效率提高、吸附能力增强, 为生物传感研究提供了新研究途径。
与传统的传感器相比, 新型纳米材料传感器不仅体积更小、速度更快、而且精度更高、可靠性更好。
由于纳米粒子高的比表面积和其本身的生物兼容性, 在生物电催化反应中起着重要作用。
例如与纳米粒子组装后的酶, 其活性中心可更接近电极表面, 易于进行电子转移, 提高了生物电催化活性, 使其更有利于在电化学传感器中应用[13, 14]。
212 纳米材料概述纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度(1 100nm 范围内的材料或由它们作为基本单元组装而成的结构材料, 包括金属、氧化物、无机化合物和有机化合物等。
该尺寸处在原子、分子为代表的微观世界和宏观物体交界的过渡区域(介观体系 , 处于该尺寸的材料表现出许多既不同于微观粒子又不同于宏观物体的特性, 突出表现为4大效应。
(1 表面效应。
指纳米粒子的表面原子数与总体原子数之比随粒径的变小而急剧增大, 从而引起数与总体原子数性质上的突变。
粒径到达10nm 以下, 表面原子数与总体原子数之比迅速增大, 当粒径降至1nm 时, 表面原子数与总体原子数之比超过90%以上, 原子几乎全部集中到粒子的表面, 表面悬空键增多, 化学活性增强。
此时粒子的比表面积、表面能和表面结合能都发生很大的变化。
(2 体积效应, 亦称小尺寸效应。
当纳米粒子的尺寸与传导电子的波长及超导态的相干长度等物理尺寸相当或更小时, 周期性的边界条件将被破坏, 熔点、磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化性能等与普通粒子相比都有很大变化, 这种特殊的现象通常称之为体积效应。
该效应为其应用开拓了广阔的新领域。
(3 量子尺寸效应。
颗粒尺寸下降到一定值时, 可将大块材料中连续的能带分裂成分立的能级, 能#211#第1期杨海朋等纳米电化学生物传感器量子尺寸效应。
当热能、电场能或磁能比平均的能级间距还小时, 就会呈现一系列与宏观物质截然不同的反常特性。
(4 宏观量子隧道效应。
隧道效应是基本的量子现象之一, 即当微观粒子的总能量小于势垒高度时, 该粒子仍能穿越这势垒。
近来年, 人们发现一些宏观量, 例如微颗粒的磁化强度、量子干涉器件中的磁通量以及电荷等亦具有隧道效应, 它们可以穿越宏观系统的势垒而产生变化, 故称之为宏观的量子隧道效应。
纳米粒子也具有这种贯穿势垒的能力。
213 纳米电化学生物传感器从纳米材料在电化学生物传感器中的具体应用来看, 纳米电化学生物传感器主要包括如下类型:纳米颗粒生物传感器, 纳米管、纳米棒与纳米线生物传感器, 纳米片以及纳米阵列生物传感器等。