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1、10申请公布号CN102346164A43申请公布日20120208CN102346164ACN102346164A21申请号201110185357822申请日20110701G01N27/403200601B81C1/0020060171申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号72发明人张跃刘羲闫小琴雷洋74专利代理机构北京东方汇众知识产权代理事务所普通合伙11296代理人刘淑芬54发明名称一种基于超长氧化锌纳米线的尿酸传感器的构建方法57摘要本发明提供了一种基于超长氧化锌纳米线的尿酸传感器的构建方法，依次包括以下步骤首先是制备出超长氧化锌纳米线；然后在绝缘硅片上蒸镀上一。
2、层TI/AU电极；接着把纳米线跨接在电极之间，并用银浆固定住，同时引出铜导线；再用氧等离子体刻蚀掉氧化锌纳米线表面的杂质，然后通过化学修饰的方法固定一层生物酶；最后通过调控反应溶液中牛血清白蛋BSA的浓度；这样就可以按照浓度大小从低到高用来检测尿酸分子。本发明的要点在于此方法无需采用AU等贵金属做催化剂；也无需利用真空泵使反应室保持在低压状态；而且用这种超长的氧化锌纳米线构建的尿酸场效应晶体管传感器成本低、检测范围大、适合实际人体尿酸浓度检测。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102346184A1/1页21一种基于超长氧化锌纳米。
3、线的尿酸传感器的构建方法，其特征在于，1）超长氧化锌纳米线制备工艺过程为1将等摩尔数的氧化锌和活性碳粉混合均匀作为原料；2基片将硅片用丙酮、无水乙醇及去离子水进行反复清洗，最后将其烘干作为生长基底；3将步骤（1）处理好的原料粉适量放到氧化铝小瓷舟中间，然后把基片反扣在小瓷舟正上方，并用细铜线绑住；4将此小瓷舟用细钢丝推送到CVD炉子最高温区，温度保持在9801080之间恒定；5等待15分钟反应结束后将小瓷舟取出，取下硅片后得到超长氧化锌纳米线；2）尿酸场效应晶体管的构建过程为1首先在绝缘硅片上蒸镀上一层TI/AU电极；2接着把超长氧化锌纳米线跨接在电极之间，并用银浆固定住，同时引出铜导线；3再。
4、用氧等离子体刻蚀掉超长氧化锌纳米线表面的杂质，然后浸泡在含3APTES的酒精混合溶液里24小时，接着在37环境下利用双功能试剂戊二醛饱和蒸汽固定一层尿酸酶；4最后通过调控反应溶液中牛血清白蛋BSA的浓度，降低场效应晶体管尿酸传感器的信噪比，完成场效应晶体管尿酸传感器的制备。2如权利要求1所述的基于超长氧化锌纳米线的尿酸传感器的构建方法，其特征在于氧化锌和活性碳粉混合比例为摩尔比11。3如权利要求1所述的基于超长氧化锌纳米线的尿酸传感器的构建方法，其特征在于选用的生长基片为无催化的硅片；而且放置方法为倒置于小瓷舟上。4如权利要求1所述的基于超长氧化锌纳米线的尿酸传感器的构建方法，其特征在于步骤（。
5、4）反应温度在9801080之间恒定；反应时间为15MIN。5如权利要求1所述的基于超长氧化锌纳米线的尿酸传感器的构建方法，其特征在于通过调控反应溶液中牛血清白蛋BSA的浓度，降低场效应晶体管尿酸传感器的信噪比。6如权利要求1所述的基于超长氧化锌纳米线的尿酸传感器的构建方法，其特征在于将尿酸传感器源漏电压设定为1V，然后按照浓度大小从低到高用来检测尿酸分子。权利要求书CN102346164ACN102346184A1/3页3一种基于超长氧化锌纳米线的尿酸传感器的构建方法技术领域0001本发明属于一维纳米线的制备和应用领域，特别是提供了一种超长的氧化锌纳米线的制备方法，通过反应物高浓度下在无催化。
6、剂的硅片上生长均匀的氧化锌纳米线，然后采用这种超长的氧化锌纳米线构建了尿酸场效应晶体管传感器。背景技术0002ZNO为族化合物，是一种宽禁带直接带隙半导体材料，室温下禁带宽度为337EV。具有高的熔点和热导率，良好的化学稳定性，高比表面积，电化学活性，高等电位点和生物相容性好等特点，适合大量吸附具有低等电点蛋白质或酶，并且为固定的酶提供一个良好的微环境，能够很好地保持酶的活性和稳定性。在紫外发光器件、场发射器件、表面声波器件、压电转换器、太阳能电池、传感器等方面有广阔的应用前景。（YCUI,QWEI,HPARK,CMLIEBER,SCIENCE29320011289FPATLSKY,BPTIM。
7、KO,GYU,YFANG,ABGREYTAK,GZHENG,CMLIEBER,SCIENCE31320061100SLEE,ACHOI,CJKIM,KJJEON,MHJO,HIJUNG,WLEE,JKPS552009232MHERNNDEZVLEZ,THINSOLIDFILMS495200651ECOMINI,GFAGLIA,GSBERVEGLIERI,ZPEN,ZLWANG,APPLPHYSLETT8120021869DCLOOK,MATERSCIENGB802001383JXWANG,XWSUN,AWEI,YLEI,PCAI,CMLI,ZLDONG,APPLPHYSLETT88200623。
8、3106）ZNO纳米材料形貌多样，包括纳米线、纳米带、四针状纳米棒、纳米管等。不同的纳米结构都会在不同的领域有着其潜在的应用价值。近年来，随着纳传感器的研究的深入开展，ZNO纳米材料目前看来是最好的纳米生物传感器材料。因此，制备纯度高、可大面积生长、形貌均一、尺寸可控、比表面积大、超长的ZNO纳米线是构建纳生物传感器的必要条件之一。0003现阶段世界上研究人员主要用一维纳米线来构建场效应晶体管纳生物传感器，但是至少还存在四方面不足一，由于ZNO纳米材料溶于水和酒精等液体，因此很少有报道用ZNO纳米材料做生物传感器，故而对其性能的研究也相对缺失；二，制备的纳米线都很短，因而相应的FET通道也相对。
9、很短；三，生物分子的浓度检测范围都很小；四，每次当生物分子浓度增加时，曲线不是台阶式增大（或减小），因此无法实际应用。例如，韩国科学家SANGYEOLLEE报道的基于一维ZNO纳米线的生物传感器检测范围只局限在25NM250NM，而且当每次浓度增加时，没有明显的台阶曲线出现。而对于实际的人体尿酸浓度检测来说，这样无法区分浓度的曲线是无法应用的，因此这种器件还十分有待改进。发明内容0004本发明的目的在于提供一种基于单根超长氧化锌纳米线的场效应晶体管生物传感器。具有方法简单、成本低、效率高、产品质量高以及适合大规模生产等许多优点。0005本发明提出了一种基于超长氧化锌纳米线的尿酸传感器的构建方法。
10、，包括超长氧化锌纳米线的制备过程和场效应晶体管尿酸传感器的构建过程。说明书CN102346164ACN102346184A2/3页4超长氧化锌纳米线的制备过程依以下步骤1将等摩尔数的氧化锌和活性碳粉混合均匀作为原料；2基片将硅片用丙酮、无水乙醇及去离子水进行反复清洗，最后将其烘干作为生长基底；3将上述处理好的原料粉适量放到氧化铝小瓷舟中间，然后把基片反扣在小瓷舟正上方，并用细铜线绑住；4将此小瓷舟用细钢丝推送到CVD炉子最高温区，温度保持在9801080之间恒定；515分钟反应结束后将小瓷舟取出，取下硅片后得到超长的氧化锌纳米线。0006场效应晶体管尿酸传感器的构建过程依以下步骤1首先在绝缘硅。
11、片上蒸镀上一层TI/AU电极；2接着把单根超长氧化锌纳米线跨接在电极之间，并用银浆固定住，同时引出铜导线；3再用氧等离子体刻蚀掉单根超长氧化锌纳米线表面的杂质，然后浸泡在含3APTES的（3AMINOPROPYLTRIETHOXYSILANE3,DIWATER5）酒精混合溶液里24小时，接着在37环境下利用双功能试剂戊二醛（GLUTARALDEHYDE，GAD）饱和蒸汽固定一层尿酸酶；4最后通过调控反应溶液中牛血清白蛋BSA的浓度，降低场效应晶体管尿酸传感器的信噪比，完成场效应晶体管尿酸传感器的制备。0007将传感器源漏电压设定为1V，这样就可以按照浓度大小从低到高用来检测尿酸分子。0008目。
12、前，对于基于单根一维ZNO纳米线的生物场效应晶体管传感器还很少见。本发明中，在利用制备超长ZNO纳米线的基础上，创造性的采用一种表面化学修饰方法和牛血清白蛋白的方法，成功检测到了低浓度和高浓度下尿酸分子。通过本发明，成功制备了结晶性好、取向性好、成分均一、超长的ZNO纳米线，并成功构建了单根超长ZNO纳米线生物场效应晶体管尿酸传感器。此种方法工艺简单，成本低廉，适合大规模生产。0009与现有技术相比，本发明提供的一种基于单根超长氧化锌纳米线的场效应晶体管生物传感器具有以下优点1制备的纳米线长度很长，最多可达到1MM；2相应的FET通道相对很大；3生物分子的浓度检测范围很大，可用于实际人体尿酸浓。
13、度检测；4每次当生物分子浓度增加时，曲线电导值台阶式增大。附图说明0010图1为本发明采用CVD法制备的大面积超长ZNO纳米线低倍场发射扫描电镜照片。所得纳米线尺寸均一、面积大、长度很长。0011图2是超长ZNO纳米线场效应晶体管的实际光学照片。0012图3为本发明对尿酸分子浓度从低到高检测到的电导时间变化曲线。具体实施方式说明书CN102346164ACN102346184A3/3页50013下面结合实例对本发明的技术方案进行进一步说明实例11用ZNO和活性碳粉以摩尔比11混合均匀，并在100以上烘培1H；2称取02G混合粉末置于氧化铝瓷舟中，并把硅基片反扣在小瓷舟正上方，用细铜线绑住；3将。
14、此小瓷舟用细钢丝推送到CVD炉子最高温区，温度保持在980度或以上；4等待15分钟反应结束后将小瓷舟取出，取下硅片后得到超长的氧化锌纳米线；5在配有高配光学显微镜的探针台下把单根超长氧化锌纳米线跨接在电极之间，并用银浆固定住，同时引出铜导线；6用氧等离子体刻蚀掉单根超长氧化锌纳米线表面的杂质，然后通过化学修饰的方法固定一层生物酶，完成场效应晶体管尿酸传感器的构建；7最后通过调控反应溶液中牛血清白蛋BSA的浓度；这样就可以按照浓度大小从低到高用来检测尿酸分子。0014这种方法制备的一维ZNO纳米线场效应晶体管传感器通道长、信噪比小、检测范围很大，适合实际人体尿酸浓度检测。说明书CN102346164ACN102346184A1/2页6图1图2说明书附图CN102346164ACN102346184A2/2页7图3说明书附图CN102346164A。