复旦大学:开发光增强化学晶体管传感器,实现中性小分子的高灵敏检测

2023-08-24
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【复旦大学:开发光增强化学晶体管传感器,实现中性小分子的高灵敏检测】

小分子作为分子量小于 1000 道尔顿的化合物,在生命活动中发挥着重要的作用。对小分子进行检测和分析,无论是在生物医学领域,还是在疾病的早期诊断中,都是非常必要的。


目前,市场上已出现不少小分子检测方法,包括光谱学、电化学等技术,但它们也同时存在着各种缺点,比如操作复杂、通量小、设备昂贵等。


与上述传统的检测技术相比,场效应晶体管(field-effect transistors,FET)这种传感器平台则具有诸多优点,如灵敏度高、响应速度快、即时检测等。


在该平台中,石墨烯作为导电通道,当其与小分子相互作用时,和电荷转移相关的化学掺杂效应会改变它的电势,导致石墨烯 FET 通道的电导发生实时变化。


其中,必须说明的是,小分子的电荷量或分析物的氧化还原性,对化学门控调制起着决定性作用。也就是说,这种晶体管传感器,更适用于检测那些带电量较多的分子,而无法很好地检测那些电荷很少、且氧化还原性能较弱的小分子。复旦大学研究员带领的课题组,以新型场效应晶体管材料的研发为研究重点。近期,该课题组发现了一种光化学门控效应,可以通过引入额外的光门控调制,来提高小分子的检测灵敏度。


基于此,他们在石墨烯 FET 通道上,生长了具有良好光敏性的共价有机框架材料,能够吸收大量的光能量,并产生丰富的光电子,进而放大对化学信号的电流响应。


接着,该团队采用光门控和化学门控协同的策略,开发了一款光增强化学晶体管传感器,实现对不同小分子,包括中性分子在内的高灵敏检测。


利用该器件,他们成功检测到由细胞产生的、浓度低于 10−19M 的二羰基代谢物甲基乙二醛(methylglyoxal,MGO),至少比现有的技术低 5 个数量级。需要说明的是,MGO 是糖尿病、心血管病等疾病的重要参与分子,此前传统的小分子检测方法,很少能够实现对浓度低于 10−9M 的 MGO 的检测。


在检测 MGO 的基础上,该器件还可以通过在共价有机框架材料上设计活性位点的方式,实现对其他具有不同电荷性质的小分子的检测。并且,对共价有机框架材料的分子结构进行调整,还能满足对其他疾病标志物的检测,比如蛋白质、离子、核酸等。


图丨光增强化学晶体管(来源:Journal of the American Chemical Society)


据介绍,该研究开始于 2018 年左右,整个过程持续了两到三年时间。“我们先是发现了一些光增强的电学响应信号现象,但并不清楚其中的机理,后来做了很多对比实验,同时也进行反复的讨论分析,才明白其实际上是光栅效应和化学效应的协同作用导致的。”他说。


同时,他也表示:“我们利用光增强技术的好处是,能够对信号放大,使晶体管传感器发展成一个通用平台,既可以检测带电量较高的小分子,也可以检测带电量较低的小分子。”

图丨光增强化学晶体管(来源:Journal of the American Chemical Society)


整体来看,该研究拓宽了晶体传感器平台的应用范围,具有快速、易于操作、高灵敏等优点的传感器件,有望在生物医学研究、健康监测和疾病诊断中实现应用。


表示:“我们实验室主要想将晶体管传感器与医疗相结合,开展一些生化检测方面的研究。不过,实现小分子检测只是研究的一部分,这里面还有许多科学问题和技术问题有待解决。


比如,我们想实现对癌症的检测。虽然这方面也已经有了很多相关技术,但在进一步提高检测的准确性上还有研究的空间,所以接下来我们也计划朝着这个方向进行探索。”


此外,生化传感领域,尤其是晶体管传感技术,目前尚处于实验室阶段,现在,临床上还没有在大规模使用的产品。该团队也正在和相关企业进行交流,希望能够基于所开发的技术,打造一些具有较强实用性的产品,推动产业领域的应用。


传感动态


【高瓴创投领投,天津精仪精测科技完成数千万元A轮融资】

近日,天津精仪精测科技有限公司宣布完成数千万元A轮融资,本轮投资方由高瓴创投领投,黑橡树资本与海河新动能基金跟投。此次融资获得的资金,将用于新产品研发和当前软硬件产品的迭代升级,加大推广力度,强化精仪精测在中国压力管网监测与检测领域的技术领先地位。


据了解,精仪精测成立于2015年,于2018年正式运营,是以天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室为依托,主要以物联网技术为基础,为石油石化及输水调水等地下隐蔽工程、工程桥梁等大型工程结构提供检测、监测系统与服务的高新技术公司。


精仪精测拥有一支由高学历、高素质、拥有相关行业背景的人才组成,致力于实现输油、输气、输水管道以及市政地下综合管廊等隐蔽工程的全方位防护,为社会经济、生产安全和环境保护贡献了企业的力量。


团队传承并参与三十余年技术积淀及数据积累,以无损检测技术和人工智能技术为核心,结合物联网技术,为地下隐蔽工程、节能环保等领域提供检测、监测系统产品与服务,可实现管道无损检测与监测的事前、事中、事后全生命周期预防性维护,在油气储运、输调水管网、供水管网及热力管网领域深耕多年,未来将向其他各类压力类管网进行拓展。截止目前,公司拥有自主知识产权50余项,其中已获授权的发明专利共计21项。


【欧菲光上半年营收 63.15 亿元同比减少 18.79%,净亏损收窄这么多?】


8月22日晚,欧菲光发布2023年半年报。上半年,公司实现营收63.15亿元;实现净利润-3.54亿元,同比减亏59.52%。其中,第二季度营业收入36.19亿元,环比增长34.22%,同比增长13.69%;二季度净利润439.21万元,实现单季度扭亏为盈。



据欧菲光介绍,主营业务方面,受国际贸易环境变化、下游终端市场消费需求放缓、H客户智能手机业务受到芯片断供等不利因素叠加的影响,公司上半年营业收入同比下降,同时美元兑人民币汇率波动大带来较大的汇兑损失,对利润产生一定影响。另外,随着订单量逐步释放,第二季度产销环比及同比均实现增长,同时公司采取一系列降本增效举措,已取得一定成效,公司整体盈利能力和经营业绩均有所改善。


欧菲光表示,消费类电子产业承受需求不振的较大压力,市场竞争日趋激烈,短期内对公司所处行业的发展产生不利影响。公司面临的机遇和挑战都有新的发展变化,各项变革措施和战略投入仍在有序推进。公司深耕于光学光电领域20余年,凭借深厚的技术积累,产品持续创新升级,通过产业链的平台化整合,在光学影像领域发展迅速,积累了优质的客户资源,跻身于行业前列。公司将不断巩固在全球光学光电行业的领先地位,致力于打造全球技术创新平台型企业。


【防患于未然!全球芯片短缺 大众直接与恩智浦、英飞凌签署供货协议】

8 月 24 日消息,日前,据外媒报道,大众汽车宣布:当下全球芯片面临着短缺的情况,所以,大众汽车已经向恩智浦半导体、英飞凌科技和瑞萨电子,等 10 家芯片厂商采购了十分重要的芯片。


大众汽车乘用车品牌的采购负责人 Dirk Grosse-Loheide 提到:" 目前,全球芯片市场容量不足,我们必须有所行动。"


随着电动汽车产量的增加和市场对复杂软件的需求上涨,汽车行业对芯片的需求急剧上升。但是,由于建设芯片工厂的工作比较复杂,所以供应的跟进速度很慢。


据悉,为了确保供应安全,从去年 10 月开始,大众汽车就开始直接与芯片厂商签订供应协议。


值得一提的是,为了吸引世界上最大的代工芯片制造商,柏林政府不惜花费数十亿欧元用于补贴。终于,英特尔和台积电都宣布今年将计划在德国建厂。


大众汽车自然不会放过这么好的机会,虽然大众汽车还并未与台积电建立直接供应关系,但每隔几周就会与台积电会面,沟通其需求情况。


此外,为了简化供应链,大众汽车还计划减少汽车所需的芯片种类,简化软件产品。


【何小鹏晒与黄仁勋合影:亲自送吴新宙去英伟达“报到”,将展开更深入合作】


8 月 24 日消息,小鹏汽车 CEO 何小鹏今日晒出与原小鹏自动驾驶副总裁吴新宙、英伟达 CEO 黄仁勋的合影。


图片显示,何小鹏亲自送吴新宙前去英伟达总部“报到”,何小鹏还发文称“原来黄教主每次财报第二天都有全员 2 小时分享 - 总结和展望,并经常坦承自己本季度的具体 mistake,真不容易!下一个机会在 AIGC 和 AUTO,我们更深入的合作也即将开始。”


吴新宙也转发何小鹏微博,并称赞何小鹏和黄仁勋是“人生中两位重要的男人”。他表示,明天是在英伟达上班的第一天,据老黄(黄仁勋)说,“后面还是为小鹏打工,只是不用他发工资了”。


对此微博网友 @外星菜鸟 打趣说,“三个男人支配我的生活:我现在上班开着小鹏的车,用着新宙研发的 xngp,下班用老黄的卡打游戏。”


小鹏汽车 CEO、董事长何小鹏在本月初确认了自家麾下自动驾驶副总裁吴新宙将离开小鹏的消息。他将加入全球毫无争议的 GPU 芯片老大 —— 英伟达全球,担任“全球副总裁”这一级别的职位,向黄仁勋汇报。


【华为申请冻结这家芯片公司9500万财产!曾获小米等资本数亿投资】


近日,上海海思技术有限公司与尊湃通讯科技(南京)有限公司(以下简称为“尊湃通讯”)等申请诉前财产保全一审非诉保全审查裁定书公开。


文书显示,申请人上海海思技术有限公司向法院申请诉前财产保全,请求冻结被申请人尊湃通讯科技(南京)有限公司及其上海、北京、苏州、深圳分公司和子公司上海尊湃通讯科技有限公司银行存款9500万元,或查封、冻结、扣押价值相应的其他财产。法院审查认为上述申请符合法律规定,裁定执行。


天眼查显示,上海海思技术有限公司由华为技术有限公司全资持股,尊湃通讯科技(南京)有限公司由上海琨昊企业管理合伙企业(有限合伙)、张琨、瀚星创业投资有限公司等共同持股。上海琨昊成立于2021年1月27日,是一家以从事商务服务业为主的企业。企业注册资本62.5万人民币。上海琨昊当前以约76.87万元的资金入股尊湃通讯,投资比例约占23.26%。


8月23日,第一财经记者就上述信息联系尊湃通讯与华为方面,尊湃通讯相关负责人对记者表示,案情还在进一步沟通中,暂时没有结论。“目前没有任何进展”。截至发稿前,华为方面并未做出任何公开回应。


曾获小米等资本数亿投资

尊湃通讯是一家以高端芯片设计为主的高科技公司。根据尊湃通讯官方公众号信息,该公司成立于2021年3月,创始团队成员来自(华为)海思、高通、Marvell、展锐等芯片大厂,核心团队成员毕业于国内外著名高校,其中90%以上拥有博士或硕士学位。公司主要提供家庭及企业高性能、全生态智慧场景芯片组及解决方案,技术覆盖Wi-Fi 6路由器芯片及完整解决方案。


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