纳米传感器
纳米传感器的原理和设计方法
纳米传感器的原理和设计方法引言纳米技术作为一项具有革命性意义的前沿科技，正在引起广泛的关注和研究。
纳米传感器作为纳米技术中的重要组成部分，具有极高的灵敏度和精度，能够对微观领域中的物理、化学、生物等信息进行监测和检测。
本文将介绍纳米传感器的原理和设计方法，以期为读者提供对纳米传感器技术的深入了解。
一、纳米传感器的原理纳米传感器是基于纳米材料的传感器，其工作原理与传统的传感器有所不同。
纳米材料具有较大的比表面积和量子效应等特性，使得纳米传感器具有高灵敏度、快速响应、低功耗等优势。
1. 量子效应原理纳米传感器利用纳米颗粒的电子结构变化来检测所需的目标物质。
在纳米尺度下，量子效应开始显现，物质的光电性质可能发生巨大变化。
通过调控纳米材料的尺寸和形状，可以使其在特定波长的光照射下发生可见的电子跃迁，从而实现对目标物质的检测。
2. 表面增强拉曼散射（SERS）原理纳米传感器中广泛应用的一种原理是表面增强拉曼散射技术。
该技术基于纳米结构表面对目标物质的吸附和增强散射效应，通过检测散射光的频率和强度变化来判断目标物质的存在和浓度。
3. 噪声检测原理纳米传感器利用纳米材料的特殊性能，通过对环境噪声的变化进行检测和分析，来获得所需的信息。
这种原理被广泛应用于环境污染、生物体内等领域的监测和诊断。
二、纳米传感器的设计方法纳米传感器的设计方法与常规传感器也存在一定的差异。
下面介绍几种常见的纳米传感器设计方法。
1. 材料选择和合成纳米传感器的设计首先需要选择适合的纳米材料。
常见的纳米材料包括金、碳纳米管、量子点等。
根据所要检测的目标物质的性质和要求，选择材料的特性、合成方法和制备工艺，以确保传感器的高灵敏度和选择性。
2. 结构设计纳米传感器的结构设计需要考虑纳米材料与目标物质接触的方式和结构形式。
例如，可以设计成纳米颗粒、纳米线、纳米阵列等形式，以便更好地实现信号转换和检测。
3. 表面功能化纳米材料的表面功能化是纳米传感器设计中的重要环节。
纳米生物传感器的原理和操作流程
纳米生物传感器的原理和操作流程纳米技术的快速发展为生物科学研究带来了许多前所未有的机会。
纳米生物传感器作为一种创新的技术，已经成为生物分析领域的重要工具。
本文将介绍纳米生物传感器的原理和操作流程。
一、纳米生物传感器的原理纳米生物传感器基于纳米材料的特殊物理和化学特性，通过与生物分子的相互作用来检测和分析生物分子的存在和变化。
其原理主要包括以下三个方面：1. 纳米材料的特殊性能：纳米材料具有高比表面积、量子尺寸效应和表面增强效应等特殊性能。
通过纳米材料的特殊性能，可以增强分子的信号，提高传感器的灵敏度和选择性。
2. 生物分子的特异性识别：纳米生物传感器通过特殊的生物分子与目标分子的反应，实现对目标分子的特异性识别。
例如，可以利用抗体与抗原的特异性反应，或者利用核酸与其互补序列的特异性碱基配对反应。
3. 检测信号的转换和放大：纳米生物传感器通过将生物分子的识别事件转换为可观测的物理或化学信号，来进行目标分子的检测和测定。
常见的信号转换方法包括荧光、电化学和质谱等。
二、纳米生物传感器的操作流程纳米生物传感器的操作流程一般包括样品处理、生物分子识别、信号转换和结果分析等步骤。
下面将详细介绍每个步骤的操作流程。
1. 样品处理：样品处理是纳米生物传感器分析的关键步骤，可以对样品进行前处理和富集。
前处理可以包括蛋白质降解、核酸提取等操作，以提高目标分子的稳定性和纳米传感器的灵敏度。
富集可以通过分离纯化等技术提高分析物的浓度，减少干扰物质的存在。
2. 生物分子识别：生物分子识别是纳米生物传感器的核心步骤，需要选择合适的生物分子来与目标分子发生特异性反应。
常见的生物分子包括抗体、寡核苷酸和酶等。
生物分子识别可以在固相或溶液相进行，通常需要优化反应条件和选择适当的生物分子浓度。
3. 信号转换：纳米生物传感器通过将生物分子的识别事件转换为可观测的物理或化学信号来进行目标分子的检测和测定。
信号转换可以利用纳米材料的特殊性能，例如荧光探针的荧光强度变化、电极上的电化学反应和质谱分析等。
纳米生物传感器在医学上的应用
纳米生物传感器在医学上的应用纳米生物传感器是一种应用纳米技术的传感器，在医学领域中有着广泛的应用。
它是将生物分子或细胞与纳米技术相结合的新型传感器，由于其微小的尺寸和高灵敏度，成为了医学应用领域的新宠。
一、纳米生物传感器的构成纳米生物传感器由三部分组成：生物分子、纳米材料和传感器芯片。
生物分子用于检测目标，如蛋白质、DNA或RNA。
纳米材料是一种具备特殊物理、化学、电学性质的微小颗粒，可用于增强传感器对目标的灵敏度和选择性。
传感器芯片将生物分子和纳米材料组合在一起，提供了信号的检测和转换。
二、纳米生物传感器的应用1. 生物分子检测纳米生物传感器能够检测生物分子，如蛋白质、DNA或RNA，从而诊断疾病。
例如，结合金纳米颗粒的生物传感器可以检测心肌梗死标志物肌钙蛋白。
当肌钙蛋白存在于血液中时，它会与金纳米颗粒结合并导致颜色变化。
这种方法可以检测非常低的肌钙蛋白水平，从而提高了心肌梗死的早期诊断率。
2. 细胞检测纳米生物传感器还能够检测细胞，从而检测疾病。
例如，一种纳米传感器可以检测肿瘤细胞的存在。
它包含了一种特殊的纳米材料，当细胞接触到纳米材料时会产生声波信号，进而被检测出来。
这种方法可以在早期检测到体内的肿瘤细胞，从而提高了治疗的效果。
3. 毒素检测纳米生物传感器还可以检测毒素，如细菌毒素或化学毒素。
例如，一种纳米传感器可以检测食品中的细菌毒素，它利用纳米穴道捕获细菌毒素从而进行检测。
这种方法可以在早期检测到食品中的细菌毒素，从而提高了食品安全。
三、纳米生物传感器的优势与传统的生物分子检测方法相比，纳米生物传感器具有以下优势：1. 高灵敏度纳米材料具有高表面积和活性，可以提供更多的结合位点，从而提高了灵敏度。
2. 高特异性生物分子和纳米材料的结合方式具有高度的特异性，能够准确检测目标，从而降低了假阳性率。
3. 测量速度快纳米生物传感器能够快速检测目标生物分子和细胞，因此可以在早期诊断和治疗疾病。
4. 成本低廉纳米生物传感器可以利用廉价的纳米材料进行制备，并与典型的芯片技术相结合，实现大规模制备。
纳米传感器技术的进展和未来发展方向
纳米传感器技术的进展和未来发展方向纳米科技领域的快速发展为传感器技术带来了革命性的进展。
纳米传感器技术通过利用纳米材料的特殊性质和微纳加工技术，实现了对微观世界的高灵敏度和高选择性的探测，为各个领域的应用提供了巨大的潜力。
本文将探讨纳米传感器技术的进展和未来发展方向。
一、纳米传感器技术的进展1. 纳米材料的应用纳米材料是纳米传感器技术的核心。
纳米级的碳纳米管、金纳米颗粒、二维材料等具有独特的物理和化学特性，使得纳米传感器可以实现对多种参数的高灵敏度检测。
例如，碳纳米管能够实现对气体、化学物质和生物分子的高选择性检测，金纳米颗粒能够实现对环境和生物样品中目标物质的高灵敏度检测。
2. 微纳加工技术的发展微纳加工技术是纳米传感器技术的基础。
随着微纳加工技术的不断发展，纳米传感器可以实现更高的集成度、更小的尺寸和更低的能耗。
微纳加工技术的进展使得纳米传感器可以实现在微型芯片上集成多个传感单元，从而实现对多个参数的同时监测。
3. 传感器研究的跨学科合作纳米传感器技术的发展离不开不同领域的跨学科合作。
材料科学、工程学、物理学、化学等学科的知识汇聚起来，共同推动纳米传感器技术的进步。
跨学科合作使得研究人员可以通过分享知识和经验来解决技术挑战，提高纳米传感器的性能和可靠性。
二、纳米传感器技术的未来发展方向1. 智能化未来纳米传感器将向智能化方向发展。
通过引入人工智能和机器学习算法，纳米传感器可以实现对环境变量的自动检测和分析，从而实现自适应和自学习的功能。
智能化的纳米传感器将大大提高传感器的自动化水平，减少人为操作和干扰。
2. 多功能化纳米传感器将朝着多功能化方向发展。
传统的传感器通常只能对单个参数进行检测，而纳米传感器可以通过调整材料组分和结构设计，实现对多个参数的同时检测。
例如，可以设计一种纳米传感器，它可以同时检测温度、湿度和气体浓度等多个参数，从而实现对环境的全面监测。
3. 自供能未来的纳米传感器将朝着自供能方向发展。
纳米传感器的工作原理与实现方法解析
纳米传感器的工作原理与实现方法解析纳米技术是当今科技领域的热点之一，它通过制造、操纵和利用纳米尺度（纳米级别，即10的-9次方米）的材料及其结构，开拓了全新的科学和工程领域。
纳米传感器是应用纳米技术的重要成果之一，具有高灵敏度、高选择性和快速响应等优点。
纳米传感器的工作原理基于纳米尺度物质的特性，如量子效应、表面等离子共振和尺寸效应等。
通过利用这些特性，纳米传感器可以实现对微小变化的灵敏检测。
下面将详细介绍纳米传感器的工作原理和实现方法。
1. 量子效应原理纳米传感器利用材料在纳米尺度上的量子效应进行检测。
当材料尺寸减小到纳米级别时，电子的波动特性会变得明显，形成量子态。
这些量子态具有特定的能级结构，当外界环境发生微小变化时，这些能级结构会发生变化，进而导致电子的能级跃迁。
通过监测这种能级跃迁的变化，纳米传感器可以实现对环境变化的敏感检测。
2. 表面等离子共振原理纳米传感器还可以利用表面等离子共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）效应进行传感。
表面等离子共振是一种光学现象，当光束照射到具有金属表面的材料上时，会激发金属表面的自由电子产生共振振荡，从而引起入射光的反射变化。
利用纳米尺度的金属颗粒或薄膜，纳米传感器可以实现对入射光反射变化的监测，从而实现对目标物质的检测。
3. 尺寸效应原理纳米材料由于其尺寸效应，具有与宏观材料不同的物理、化学和生物特性。
纳米传感器利用纳米材料的尺寸效应进行检测时，可以通过监测纳米材料的物理、化学性质的变化来实现对目标物质的检测。
例如，纳米金颗粒在较小尺寸下会呈现出突出的表面增强拉曼散射效应，可用于检测微量物质。
纳米传感器的实现方法多种多样，主要包括以下几种：1. 生物传感器生物传感器利用纳米材料与生物分子的相互作用进行检测。
常见的生物传感器包括DNA传感器、蛋白质传感器和细胞传感器等。
纳米材料作为传感器的探头，能够与生物分子发生特异性的相互作用，通过监测这种相互作用的变化，实现对生物分子的快速、灵敏检测。
纳米传感器的原理与应用
纳米传感器的原理与应用纳米科技是近年来发展迅猛的前沿科技领域，在各个行业都有广泛的应用。
纳米传感器作为纳米科技的重要组成部分，具有极高的灵敏度和精准度，被广泛应用于医学、环境监测、农业等领域。
本文将介绍纳米传感器的原理和应用。
1. 纳米传感器的原理纳米传感器是由纳米材料构成的传感器。
纳米材料具有较大的比表面积和量子效应，使得纳米传感器在相对较小的尺寸下具备了高度敏感的特性。
纳米传感器的原理主要基于以下几种机制：(1) 表面增强拉曼散射 (Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)。
纳米材料的表面具有高度的电磁场增强效应，在激发光的作用下，被检测物质在纳米表面上的散射光强度会显著增强，从而可以实现对物质的高灵敏度和高选择性的检测。
(2) 纳米共振传感器。
纳米材料可以通过调节其尺寸和形状来实现对特定波长光的强吸收或共振散射，从而可以用于检测和测量特定物质的浓度、性质或位置。
(3) 纳米阻抗传感器。
纳米材料的电学和热学特性与其尺寸、形状和组分密切相关。
通过监测纳米材料的电导率、电阻、电容等参数的变化，可以实现对环境变化、生物分子、化学物质等的高灵敏度检测。
2. 纳米传感器的应用纳米传感器在各个领域具有广泛的应用前景，以下列举几个典型的应用案例：(1) 医学领域。
纳米传感器在医学领域发挥着重要作用，可以用于早期癌症的诊断和监测、生物分子的检测和分析、药物释放的监测等。
例如，纳米磁性粒子可以用于检测血液中的肿瘤标志物，纳米阻抗传感器可以用于监测药物的释放速率等。
(2) 环境监测。
纳米传感器可以用于监测空气中的有毒气体、水中的污染物质等环境污染物。
通过将纳米传感器集成到检测设备中，可以实现实时、高灵敏度的检测和监测。
纳米阻抗传感器可以用于监测大气中的气体组分变化，纳米共振传感器可以用于检测水中的重金属离子浓度等。
(3) 农业领域。
纳米传感器可以用于监测土壤中的养分和水分含量，优化农业生产。
纳米传感器的原理与应用
纳米传感器的原理与应用1.表面效应：纳米材料的表面相对于它们的体积更加活性。
当目标物质接触到纳米传感器的表面时，会引起材料表面的电子结构或分子结构的改变，通过测量这些变化就可以检测到目标物质。
例如，纳米金属颗粒表面的等离子共振可以用来检测环境中的有害气体。
2.量子效应：纳米尺度下，物质的量子效应开始变得显著，这些效应可以用来制造高灵敏度的传感器。
例如，纳米晶体材料的荧光性质受到周围环境的微小变化影响，可以用来检测细胞病变等。
3.理论效应：纳米材料的电学、光学、磁学等特性可以通过理论模型进行计算和预测。
通过测量这些特性，可以得到目标物质的相关信息。
例如，纳米晶体管的电学特性和压强的关系可以用来检测压力变化。
1.生物医学：纳米传感器在生物医学领域的应用主要包括生物分子的检测、药物递送和细胞成像等。
通过对细胞和组织的微小变化的检测，可以实现病变的早期诊断和治疗。
2.环境监测：纳米传感器可以检测环境中的有害气体、水质污染和土壤质量等。
通过实时监测环境中的微小变化，可以及时采取相应的措施进行治理。
3.工业生产：纳米传感器可以在工业生产过程中检测微小的物质变化，并实时监控生产环境的质量和安全性。
通过准确的监测和控制，可以提高生产效率和质量。
4.信息技术：纳米传感器可以用于信息存储和通信。
使用纳米尺度的材料和结构可以大大提高信息存储和传输的速度和容量。
总之，纳米传感器凭借其高灵敏度和快速响应的特点，在多个领域有着广泛的应用前景。
随着纳米技术的发展，纳米传感器将继续发挥重要作用，并为我们提供更好的生活质量和环境保护。
纳米传感器的原理与使用方法详解
纳米传感器的原理与使用方法详解引言：随着纳米技术的快速发展，纳米材料在各个领域中的应用越来越广泛。
纳米传感器作为一种特殊的传感器，具有灵敏、高度集成和快速响应等优势，在生物医学、环境监测、化学分析等领域中发挥着重要作用。
本文将深入探讨纳米传感器的原理与使用方法，介绍其工作原理、结构特点以及应用案例。
一、纳米传感器的工作原理纳米传感器是利用纳米技术制备出的传感器，在传感元件的表面或内部引入纳米材料，通过与所测物质的相互作用实现信号的转换和检测。
其工作原理可分为光、电、磁等多种类型。
1. 光学原理利用纳米材料对光的吸收、散射和放射特性的变化来检测物质。
例如，将纳米量子点引入传感器中，其表面产生的荧光信号与所测物质的浓度相关，可以实现对物质浓度的定量检测。
2. 电学原理基于纳米材料的导电性质，通过与所测物质的相互作用改变导电性能从而实现物质的检测。
例如，纳米颗粒表面修饰上特定的分子，当与目标物相结合时，电阻、电流等电学参数发生变化，从而检测目标物质。
3. 磁性原理利用纳米材料的特殊磁性性质，通过磁场的调控来检测物质。
例如，纳米颗粒表面修饰上特定的分子，当目标物质存在时，磁感应强度发生变化，通过磁场的测量即可实现对目标物质的检测。
二、纳米传感器的结构特点纳米传感器的结构特点主要体现在传感元件的尺寸、表面修饰和信号转换方面。
1. 尺寸特点纳米传感器的尺寸通常在纳米级别，具有高度集成的特点。
纳米材料的小尺寸使得传感元件具有更大的表面积，充分暴露于被测物质，提高了传感器的敏感度和响应速度。
2. 表面修饰特点纳米传感器通过表面修饰使得传感元件具有特定的选择性和专一性。
表面修饰可以是化学分子、生物分子等，通过与所测物质的相互作用实现信号的转换和传递。
3. 信号转换特点纳米传感器利用纳米材料的特殊性能实现信号的转换和放大。
例如，纳米金属颗粒的局域表面等离激元共振效应（localized surface plasmon resonance，LSPR）可以通过光谱分析实现目标物质的检测，提高了传感器的灵敏度。
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微电极的制作
介绍一种超微碳纤维圆盘电极的制备则结 合了熔焊、胶粘和刻蚀三种技术。常把超 微碳纤维与铜丝焊接,用环氧树脂粘合剂封 入玻璃毛细管，露出电极尖端，在煤气灯 下将毛细管尖端烧融使碳纤维密封于毛细 管内，将碳纤维在煤气灯上继续进行火焰 蚀刻，制得图1所示的超微碳纤维圆盘电极。
微电极的制作
•基因压 电 传 感 器 测 定 DNA 的 基 本 原 理 是 将 单 链DNA 探针固定 到晶体表面, 当序列与之互补的待测DNA 在晶片上 杂交形成双链 DNA 时, 晶体的质量增加和产生表面 粘弹性变化, 根据传感器频率变化或网络分析加以测 定。 •压电生物传感器对细胞微生物的研究 据细胞在培养液中的状态可以把细胞分为悬浮细胞 和贴壁细胞 贴壁细胞顾名思义就是在培养器皿的壁 上生长, 细胞的分裂生长过程对应于器壁的质量增加 过程, 故可以利用压电传感器的质量特性对细胞生长 过程进行监测。
2
方程中：Δf —晶 体 吸 附 外 来 物 质 后 振 动 频的 变 化 （Hz）；k—常数；f—压电 晶 体 的 基 本 频 率 （MHz）；Δm—被吸附物质的质量；A—被吸附 物所覆盖的面积。负号表示质量的增加导致频率 的下降。将活性物质至于晶体表面测得f1，晶片 置于气体或液体中，当生物活性物质与被测物质 发生反应形成复合物后，再测晶片频率f2，计算 Δ f。
微悬臂阵列生物传感 器
微悬臂（阵列）生物传感器
在微悬臂梁为中心的传感系统中，微悬臂梁的工作模态分为弯曲模 态和扭转模态两 种，而按照工作模式可以分为静态和动态模式两 种。 静态模式也叫形变模式，在这种模式 下，由于温度、湿度以及敏 感层吸附作用等的影响，微悬臂梁受到表面应力的作用产生弯曲， 其弯曲程度便可以反映出被测对象的特点。通过Stoney’s方程可在 悬臂弯曲的幅度与表面应力差之间建立联系。
基因芯片指对数以千计的DNA 片段同时进行处理分析的技术。 该技术指将大量探针分子固定于 支持物上后与标记的样品分子进 行杂交，通过检测每个分子的杂 交信号强度进而获取样品分子的 数量。
生物芯片
毛细管电泳芯片 微阵列结 构生物芯 片 PCR反应芯片 介电电泳分离芯 片 ………………..
基因芯片制作方法
应用：
Baller将不同成分的聚合物溶液均 匀喷涂到阵列悬臂表面制成气体 传感器。用于成膜的聚合物分别 是聚乙烯吡啶(PVP)、聚氨基甲酸 乙酯(PU)、聚苯乙烯(PS)和聚甲 基丙烯酸甲酯(PMMA)。当气体分 子扩散进入聚合物修饰层时，引 起聚合物层膨胀，由于气体分子 与不同聚合物分子间相互作用存 在差异从而导致悬臂不同程度的 弯曲。
利用细胞培养技术，将嗅球神经元与微电极阵列(MEA)芯片耦合，构建一种 细胞网络传感器，用于对多点的嗅球神经元电活动进行同步观察与分析
采用微机械加工技术，在硅基底上设计了直径为20～50 μm的20通道金微 电极阵列(micro-electrode array，MEA)，用以构建能实时、连续、定量跟 踪哺乳动物细胞形态和增殖分化改变的细胞阻抗测试传感器(electric cellsubstrate impedance sensing，ECIS)，用于细胞与电极间的阻抗测试研究。
微电极阵列生物传感器
超微阵列电极是指由多个单超微电极组合 形成集合电极，在降低信噪比、提高测量 灵敏度的基础上，不仅获得了n倍单一超微 电极的电流强度(n为电极数目)，而且保持 着单一超微电极的优良特性。 当前阵列电极的制备技术主要有模板法、 光刻法两种。模板法又可分为电沉积法和 化学镀(非电镀)法，即分别采用电沉积和化 学镀的方法在模板上获得特定纳米结构材 料。
微电极在生物传感器中应用
•上图介绍的微电极阵列集成生物传感器 ,是一种具有纳米涂层的用于医学诊 断的生物芯片 ,可同时对血糖样品进行多个参数高效 、快捷的检测 。 •Wu等将Pt纳米粒子修饰到超微碳纤维电极(Pt/CFUME)表面，再以辣根过 氧化酶(HRP)为酶底，研制了对安培检测H2O2具有较好电催化还原响应的生 物传感器，对H2O2检出限为0.35μmol/L(S/N=3)。 •Zhu等通过电聚合制备了基于多层叉指型超微阵列电极的吡咯-葡萄糖氧化 酶(PPy /GOx)生物传感器,灵敏度达13.4nA /(mmol /L)。
纳米科学与健康
孙卫东
微纳生物传感器
微电极（阵列）生物传感器
超微电极有时又简称微电极，通常是指其 一维尺寸小于100μm ，或者小于扩散层厚 度的电极。微电极的种类很多： 按其材料不同，可分为铂、金、汞 微电极 和碳纤维微电极等等； 按其形状不同，可分为微盘电极、微环电 极、微球电极和组合式微电极。组合式微 电极是由众多的微电极组合而成，具有微 电极的特征，总的电流又比较大。
生物芯片
生物芯片指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标 记的DNA或其他样品分子（例如蛋白，因子或小分子）进 行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取 样品分子的数量和序列信息。 生物芯片是指通过机器人自动打印或光导化学合成技术在 硅片、玻璃、凝胶或尼龙膜上制造生物分子微阵列。
核酸杂交技术
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式中：Δz是微悬臂梁自由端的位移．Δσ为表面应力差，f和t分别是微悬 臂梁的长度和厚度，而E和ν分别是微悬臂梁制造材料的杨氏模量和泊松 比。 在动态模式下，表面吸附的物质改变了微悬臂梁的质量，引起微悬臂梁 共振频率减小，通过测量频率变化值可获知吸附物的质量。
式中： Δ m为微悬臂梁质量变化，k为悬臂弹性常数,f0和fm分别为吸附 物质前后微悬臂梁的振动频率。
微悬臂生物传感器还可 用于以下方面：
•细胞检测 •蛋白质检测 •DNA检测 •小分子和药物检测 •有毒气体检测 •有机挥发气体检测 •易燃易爆气体检测
压电纳米生物传感器
利用压电生物传感器对表面电极区附着质量的敏 感性，并结合生物功能分子（如抗体和抗原）之 间的选择特异性，使压电晶体表面产生微小的压 力变化，引起其振动频率改变可以制成压电生物 传感器。 他主要由压电晶体、振荡电路、差频电路、频率 计数器及计算机等部分组成。 常用的压电材料：石英（SIO2）、钽酸锂 （LiTaO3） 晶体振动两种类型：体声波（bulk acoustic wave, BAW）、表面声波(Surface acoustic wave , SAW)
一般两种方法：
基因芯片的应用
1.基因表达分析 分析基因表达时序时空特征 检测基因差异表达 发现新基因 大规模测序 2.基因型、基因突变和多态性分析 分析基因组中不同基因与性状或疾病的光系 3.疾病的诊断与治疗 遗传病相关基因的定位：产前筛查与诊断肿瘤 感染性疾病的诊断 4.药物研究中的应用 新药开发 发现药物新功能 调查药物吹粒细胞后基因的表达 对药物进行毒性分析 等等
（3）微电极上的稳态电流密度与电极尺寸成反比， 而充电电流密度与其无关，这有助于降低充电 电 流的干扰，提高测定灵敏度； （4）微电极几乎是无损伤 测试，可以应用于生 物活体及单细胞分析。 微电极的基本电化学性质归纳起来主要有以阻抗溶液体系
压电生物传感器应用
压电免疫传感器
压电免疫传感器的基本原理就是将抗体或抗原固 定于石英晶体表面, 利用抗原与抗体的特异亲合反 应, 当待测的抗原或抗体与所固定的识别物相互作 用而产生特异吸附时, 就会导致晶体表面质量负载 的增加, 所吸附的抗体或抗原的量可以通过传感器 的频率变化加以监测可以简化分析操作程序, 提高 分析速度。
是基因芯片应用的基础。
其原理是将一系列的核酸片段固定在芯片载体上作为 固相靶片段（target), 待测的核酸片段人工标记上不同 的荧光、或同位素作为探针（probe），一定条件下 两者杂交，根据杂交后的不同信号即可获得靶片段的 信息，进行计算机分析。
DNA芯片 亲和力生 物芯片 蛋白芯片 组织芯片 …………
特点
实验表明，当电极的尺寸从毫米级降至微米或纳米 级时，它呈现出许多不同于常规电极的特点，如：
（1）电极表面的液相传质速率加快，以致建 立稳态所需的时间大为缩短，提高了测量响应 速度； （2）微电极上通过的电流很小，为纳安（nA） 或皮安（pA）级，体系的iR降很小，在高阻抗 体系（包括低支持电解质浓度甚至无支持电解 质溶液）的伏安测量中，可以不考虑欧姆电位 降的补偿；
1880 年，Jacques Curie 和 Pierre Curie 首先发现 压电现象。 晶体压电理论首先是由雅克· 居里 和 皮 埃 尔· 居 里 于 1880 年 提 出 的 ，1959 Sauerbrey 提出了气相中晶体表面所载质量与谐振 频移Sauerbrey 方程：
f kf m A