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北大邵元龙研究员等 ACS Appl. Electron. Mater.:聚苯胺基生物/化学传感器 - 传感机制、结构设计和展望
2023-02-07  来源:高分子科技

  随着柔性可穿戴器件的发展,对生物/化学信号进行实时和高分辨检测的需求日益迫切,这对构建可靠和高性能的生物/化学传感器提出了更高的要求。聚苯胺(PANI)由于其可调谐的导电性、可溶液处理能力、本征的柔性和良好的生物相容性而被认为是一种极具竞争力的生物/化学传感器活性材料。近年来,PANI材料在生物/化学传感器中得到了广泛的研究,从新型合成方法和新型器件结构,再到器件集成和各类应用场景中都得到了充分的探索和发展。



  近期在《ACS Appl. Electron. Mater.》期刊上发表题为“Polyaniline-Based Biological and Chemical Sensors: Sensing Mechanism, Configuration Design, and Perspective”的展望综述论文(DOI: 10.1021/acsaelm.2c01405)。该论文第一作者为苏州大学能源学院硕士研究生杨东子,第二和第三作者分别为苏州大学能源学院2020级本科生王骏昌曹祎珊,通讯作者为北京大学材料科学与工程学院邵元龙研究员本文综述了基于PANI材料的生物/化学传感器,主要包括化学电阻传感器、电化学传感器和晶体管的传感器,器件结构和传感机理出发,结合材料合成方法及相应器件级传感性能对PANI基生物/化学传感器的设计进行了系统阐述,并针对该领域的现存挑战和未来发展方向进行了详尽展望(图1 


1. PANI基生物/化学传感器设计


(一)三种类型的PANI基生物/化学传感器设计


  作者首先介绍了化学电阻式传感器的传感模型和传感机理,并对PANI结构调控和复合机制引入这两种增强策略进行了详细总结和对比(2)。紧接着,作者讨论了PANI在电化学传感器中直接与分析物反应或固定化/信号转导的能力3随后作者从材料设计到新功能器件等方面阐述了具有信号放大功能的晶体管式器件在生物/化学传感领域应用前景4 


2. PANI基化学电阻式传感器设计。 


3. PANI基电化学式传感器设计。

 4. PANI基晶体管式传感器设计。


(二)PANI基生物/化学传感器的新兴应用


  尽管基于PANI的生物/化学传感器在单/多目标检测器件性能上取得了许多突破,但仍不能完全满足当前对传感器的需求。作者对PANI传感器未来的应用方向进行了总结,主要有三部分智能柔性化集成化,并针对这三个方向当前的研究进展进行了概述(5)。 


5. PANI基传感器的新兴应用方向。


(三)总结与展望


  作者围绕PANI基生物/化学传感器,基于化学电阻式、电化学式、晶体管式三种代表性传感器结构,深入揭示了基于PANI的活性传感材料合成、材料结构、器件结构和传感性能之间的关系,并对PANI基传感器的新兴应用方向进行了总结。最后,作者从PANI结构设计、传感器设计、机制解析和集成应用四个方面进行了展望,提出了相应的挑战和解决方案,旨在为PANI基的生物/化学传感器的理性设计提供新思路。


  原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaelm.2c01405


团队简介


  张锦中国科学院院士,北京大学博雅讲席教授,国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授、英国皇家化学学会会士、中组部万人计划创新领军人才入选者、科技部重点研发计划项目负责人。长期致力于碳纳米管等纳米碳材料的生长机理、表征技术和制备方法,在NatureNat. Mater.等刊物发表论文310余篇,获授权专利30余项。荣获国家自然科学奖二等奖(两项)、全国优秀博士学位论文指导教师、中国化学会青年化学奖、教育部新世纪优秀人才资助计划和北京大学十佳导师等奖励。现任北京大学副校长、北京大学深圳研究生院院长、北京石墨烯研究院副院长和国家纳米科学中心副主任(兼)。


  邵元龙北京大学材料科学与工程学院研究员PI、博导),北京石墨烯研究院烯碳纤维材料课题组组长,海外高层次人才计划入选者,江苏省双创人才,姑苏青年领军人才。2019-2022年在苏州大学能源学院任特聘教授。20226月加入北京大学材料科学与工程学院。在Nat. Rev. Mater.Chem. Rev.Nat. Commun.Adv. Mater.Energy Environ. Sci.等期刊发表学术论文70余篇,总引用8000余次。主持国家自然科学基金,江苏省自然科学基金,苏州市重点产业技术创新项目,石墨烯再生羊毛企业横向等多个科研项目。研究方向主要聚焦在烯碳热管理纤维及特种应用。


  团队网站:http://jinzhangpku.bgi-graphene.com/


北京大学材料科学与工程学院张锦院士团队博士后招聘启事


  北京大学材料科学与工程学院张锦院士团队主要聚焦烯碳纤维的规模化制备技术,系统研究纤维微观结构与宏观性能的传递规律,旨在开发轻质、高强的烯碳热管理复合纤维,着力探索在智能控温等领域的特殊应用。根据科研工作需要,课题组现拟招聘相关研究方向的博士后4-6名,欢迎国内外具有相关研究背景的优秀博士毕业生加盟。


一、岗位要求


  1. 已经或即将取得国内外知名高校及科研院所的物理、化学、材料等理工科博士学位;

  2. 具备高分子物理/化学、石墨烯/碳纳米管制备、湿纺/熔纺、纺织、相变材料等方向研究经验的优先录取;

  3. 身心健康,品行端正,富有责任感,对创新研究有强烈的兴趣和追求,具有独立科研能力,工作态度积极热情;

  4. 具有良好的团队协作能力和沟通交流能力,较强的中英文交流写作能力;

  5. 符合北京大学博士后招收的其他要求,遵守博士后管理相关规定;

  6. 博士后入站后须全职从事博士后研究工作。


二、岗位待遇


  博士后基本待遇按照北京大学博士后管理办法执行,待遇条件具有竞争力:按照国家和学校有关规定,提供住房公积金、物业补贴、养老保险、职业年金、医疗、失业保险、工伤保险等福利待遇,解决博士后期间子女入托、入学问题;提供博士后公寓或6万元/年租房补贴;为符合条件者提供1.2万元/年住房补贴;根据个人情况鼓励申请北京大学博雅博士后项目、博士后创新人才支持计划博士后国际交流计划引进项目、或北京大学材料科学与工程学院彤程博士后项目等资助。其中博雅博士后年薪37万,彤程博士后年薪28万,统招博士后年薪26万。详细信息可参见相关申请公告:
https://postdocs.pku.edu.cn
http://www.mse.pku.edu.cn/info/1166/1529.htm


  博士后出站后可以推荐并优先择优录用至北京石墨烯研究院等合作单位,并为其办理落户手续。北京石墨烯研究院作为政产学研联合构建的新型研发机构,拥有全新的运营模式和人才激励机制,福利待遇丰厚,并优先享受国家和北京市各项科技、人才和创新创业政策。表现优异的博士后有机会在工作期间出国学习,或者出站后推荐去国外优秀研究组继续深造。


、应聘材料


  1. 详细的个人简历,包括学习经历、工作经历、研究工作内容、主要学术成果;

  2. 研究陈述;

  3. 博士学位复印件;

  4. 专家推荐信,其中一封来自研究生导师(可正式入站申请时提交)


  有意向请联系:jinzhang@pku.edu.cnshaoyuanlong@pku.edu.cn


  请在邮件主题注明:博士后申请+烯碳纤维材料+本人姓名+博士毕业院校。

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(责任编辑:xu)
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