明尼苏达大学 明尼苏达大学的研究人员将石墨烯和纳米大小的金带结合起来，创造出一种超灵敏的生物传感器，可以帮助检测人类和动物的各种疾病
学分:明尼苏达大学Oh组 明尼苏达大学科学与工程学院的研究人员开发了一种独特的新设备，使用神奇的材料石墨烯，这为超灵敏生物传感器在分子水平上以近乎完美的效率检测疾病迈出了第一步
用于探测蛋白质结构的超灵敏生物传感器可以极大地提高对包括人和动物在内的多种疾病的诊断深度
这些疾病包括阿尔茨海默病、慢性消耗病和疯牛病——与蛋白质错误折叠有关的疾病
这种生物传感器还可以改进开发新药物化合物的技术
这项研究发表在《自然纳米技术》杂志上，这是一份由自然出版集团出版的同行评议的科学杂志
“为了检测和治疗许多疾病，我们需要检测非常少量的蛋白质分子，并了解它们的结构，”明尼苏达大学电气和计算机工程教授、该项研究的首席研究员吴相现说
“目前，该流程存在许多技术挑战
我们希望我们使用石墨烯的设备和独特的制造工艺将提供有助于克服这些挑战的基础研究
" 石墨烯是一种由单层碳原子制成的材料，十多年前被发现
它以其一系列惊人的特性吸引了研究人员，这些特性在许多新的应用中找到了用途，包括创造更好的检测疾病的传感器
已经进行了大量尝试来改进使用石墨烯的生物传感器，但是挑战在于其显著的单原子厚度
这意味着当光线穿过它时，它不能有效地与光线相互作用
在诊断疾病时，光吸收和向局部电场的转换对于检测少量分子是必不可少的
先前利用类似石墨烯纳米结构的研究仅证明了小于10%的光吸收率
在这项新的研究中，明尼苏达大学的研究人员将石墨烯与纳米大小的金金属带结合在一起
使用胶带和明尼苏达大学开发的一种叫做“模板剥离”的高科技纳米制造技术，研究人员能够为石墨烯创建一个超平坦的基层表面
然后，他们利用光的能量在石墨烯中产生电子的晃动，这种晃动被称为等离子体激元，可以被认为是在电子“海洋”中传播的波纹或波
同样，基于研究人员的巧妙设计，这些波可以在强度上形成巨大的局部电场“潮汐波”
通过将光照射到单原子厚的石墨烯层器件上，他们能够以前所未有的效率产生等离子体波，将接近完美的94%的光吸收到电场的“潮汐波”中
当他们在石墨烯和金属带之间插入蛋白质分子时，他们能够利用足够的能量来观察单层蛋白质分子
“我们的计算机模拟显示，这种新颖的方法是可行的，但当我们在真实设备中实现94%的光吸收时，我们仍然有点惊讶，”持有桑福德P
明尼苏达大学电气工程博多讲座
“通过计算机模拟实现理想有很多挑战
一切都必须是如此高质量和原子级平坦
我们能够在理论和实验之间取得如此好的一致，这一事实非常令人惊讶和激动
"
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