用于检测分析物的纳米级电化学界面制造技术

一种传感器可以经由隧穿电流选择性地检测电荷转移过程中的量子性质。所述传感器可以被设计成优先检测所述隧穿电流的某些调制，所述调制可以指示预定分析物的极化模式或极化模式范围。一方面，所述传感器可以包括具有第一表面和第二表面的金属电极。所述传感器还可以包括具有第一厚度、第一表面积和第一表面化学物质的绝缘体膜。所述绝缘体膜可以经由所述第一表面耦合到所述金属电极。所述传感器还可以包括具有第二厚度、第二表面积和第二表面化学物质的功能化膜。所述功能化膜可以经由所述第二表面耦合到所述金属电极。

Nano scale electrochemical interface for analyte detection

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测分析物的纳米级电化学界面相关申请的交叉引用本专利申请要求于2017年6月22日提交的题为“用于检测分析物的纳米级电化学界面(NANOSCALEELECTROCHEMICALINTERFACEFORDETECTIONOFANALYTES)”的美国临时专利申请号62/523,729的优先权，所述美国临时专利申请通过引用以其全文并入本文。关于联邦政府赞助的研究或开发的声明本专利技术是在美国国防高级研究计划署授予的N66001-11-1-4111合同下利用政府支持完成的。美国政府享有本专利技术中的某些权利。
本文所描述的主题涉及对分析物的检测。
技术介绍
在电化学实验中，常常使用恒电势器来探测物理系统的特性，例如固相与液相之间的电化学界面。恒电势器采用三电极系统，包括参考电极、工作电极和对电极。恒电势器可以通过维持工作电极与参考电极之间的固定电势差并测量流经电解液且经由对电极在工作电极-电解液界面上流动的电流来操作。例如，在大部分电解实验中，可以使用恒电势器来测量在固定电势差下跨电化学界面转移的总电荷。所测量的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被配置成检测分析物的传感器，所述传感器包括：/n金属电极，所述金属电极具有第一表面和第二表面；/n绝缘体膜，所述绝缘体膜具有第一厚度、第一表面积和第一表面化学物质，所述绝缘体膜经由所述第一表面耦合到所述金属电极；/n功能化膜，所述功能化膜具有第二厚度、第二表面积和第二表面化学物质，所述功能化膜经由所述第二表面耦合到所述金属电极，/n其中，所述绝缘体膜和所述功能化膜被配置成将所述金属电极与包括所述分析物的电化学溶液分离。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170622 US 62/523,7291.一种被配置成检测分析物的传感器，所述传感器包括：
金属电极，所述金属电极具有第一表面和第二表面；
绝缘体膜，所述绝缘体膜具有第一厚度、第一表面积和第一表面化学物质，所述绝缘体膜经由所述第一表面耦合到所述金属电极；
功能化膜，所述功能化膜具有第二厚度、第二表面积和第二表面化学物质，所述功能化膜经由所述第二表面耦合到所述金属电极，
其中，所述绝缘体膜和所述功能化膜被配置成将所述金属电极与包括所述分析物的电化学溶液分离。


2.根据权利要求1所述的传感器，其还包括经由分子接头耦合到所述金属电极的纳米颗粒。


3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述分子接头的厚度小于所述功能化膜的所述第二厚度。


4.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述绝缘体膜具有第一介电常数并且所述功能化膜具有不同于所述第一介电常数的第二介电常数。


5.根据权利要求4所述的传感器，其中，所述第一表面积、所述第一厚度、所述第一介电常数和所述第一表面化学物质中的一个或多个是基于与所述金属电极和所述电化学溶液相关联的阈值特征电容来确定的。


6.根据权利要求4或5所述的传感器，其中，所述第二表面积、所述第二厚度、所述第二介电常数和所述第二表面化学物质中的一个或多个是基于所述传感器与所述电化学溶液之间的界面处的特征电荷分布来确定的，其中，所述界面被配置成在所述传感器与所述电化学溶液之间转移电流，所转移的电流指示所述分析物。


7.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述电化学溶液包括一个或多个氧化还原活性物种。


8.根据权利要求7所述的传感器，其中，所述一个或多个氧化还原物种是基于所述一个或多个氧化还原物种的特征重组能来确定的。


9.根据权利要求7所述的传感器，其中，电荷的转移经由所述功能化膜的一部分发生在所述氧化还原活性物种与所述金属电极之间，其中，所述金属电极相对于所述电化学溶液偏置。


10.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述绝缘体膜包括屏蔽机构，所述屏蔽机构被配置成为所述金属电极屏蔽掉与所述电化学溶液相关联的寄生电容。


11.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述第二表面积是基于所述电化学溶液中氧化还原物种的一个或多个极化模式的特征频率来确定的，其中，所述氧化还原物种被配置成将电荷经由所述功能化膜转移到所述金属电极。


12.一种系统，其包括：
第一电极，所述第一电极被配置成电耦合到电化学溶液；
第二电极，所述第二电极被配置成电耦合到所述电化学溶液；
第三电极，所述第三电极包括被配置成检测所述电化学溶液中的分析物的传感器，所述传感器包括：
金属电极，所述金属电极具有第一表面和第二表面；
绝缘体膜，所述绝缘体膜具有第一厚度、第一表面积和第一表面化学物质，所述绝缘体膜经由所述第一表面耦合到所述金属电极；
功能化膜，所述功能化膜具有第二厚度、第二表面积和第二表面化学物质，所述功能化膜经由所述第二表面耦合到所述金属电极，
其中，所述绝缘体膜和所述功能化膜被配置成将所述金属电极与所述电化学溶液分离；以及
反馈机构，所述反馈机构耦合到所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极，所述反馈机构被配置成在所述第三电极处向所述电化学溶液提供激励控制。


13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述传感器还包括经由分子接头耦合到所述金属电极的纳米颗粒。


14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述分子接头的厚度小于所述功能化膜的所述第二厚度。


15.根据权利要求12或13所述的传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·古普塔，
申请(专利权)人：普罗比斯蒂斯，小利兰·斯坦福大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US