无线纳孔电极——单分子电化学新技术

单分子研究是分析化学与生命科学交叉领域的重要挑战之一。现有电分析化学检测方法依赖于纳米电极以期获得单个分子电信号。然而米电极稳定性较差、形貌可控性较差、制备复杂、较难获得单个分子微弱电信号,极大影响了单分子电分析化学的发展及应用。

最近,华东理工大学龙亿涛团队提出了纳米孔“电化学空间限域”效应概念,成功制备成具有尖端电增强效应的无线纳孔电极。他们利用先进微纳加工技术制备了直径50~200 nm之间的锥形金属纳米孔,将单个待测物“限制”在纳孔尖端,通过调控纳孔尖端电场实现电活性物质在纳米孔电极表面的可控氧化还原反应,获得了极易分辨的单分子特征电流信号,实时、精准分析了单分子水平电化学反应。该纳孔电极同时具有高电流分辨(1 pA)和高时间分辨(0.1 ms)能力,从而进一步应用于限域空间内的纳米粒子的自组装过程的现场原位研究,实时获得均一的微米级环状自组装结构。

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相较于传统纳米电极,这种无线纳孔电极制备简单,电化学可重复性好,具有电极尺寸、大小可控等优势,结合微纳加工技术,将来可以实现大规模阵列无线纳孔电极的制备,实现单分子的高通量电化学检测。另一方面,这种新型纳孔电极尖端的限域空间具有等离子体共振增强效应,结合团队前期工作 (ACS Sens., 2016, 1(9):1086; Faraday Discuss., 2015, 184:85),可将这种新型电极用于单个细胞内多维光电信号的同时获取。

相关论文Dynamic Self-assembly of Homogenous Micro-Cyclic Structures Controlled by a Silver-Coated Nanopore发表在Small杂志上并选做inside front cover。(Small, 2017, DOI: 10.1002/smll.201700234)。

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