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牟笑静教授团队近期在先进传感领域研究成果汇总

        先进传感技术是现代信息技术的三大基础之一,也是世界各国在高新技术发展方面争夺的一个重要领域。牟笑静教授课题组围绕国家重大需求和经济主战场两条主线,重点开展了先进微纳传感技术的研究。近期在先进传感领域研究成果汇总如下:
 
        在自供能柔性传感方面,课题组受青蛙的鸣叫行为的启发,开发了一种基于仿生摩擦电纳米发电机的超灵敏自供电机电传感器,用于肌肉触发的人机交互(HMI)通信。该传感器具有高灵敏度、高强度信号和宽感测范围。信号强度是传统生物电位肌电图方法的206倍。通过利用机器学习算法和摩尔斯电码,可以实现安全,准确(96.3%)和稳定的通讯辅助HMI应用程序。该传感器可用于残疾人沟通辅助,也促进了摩擦生电学与仿生学之间的跨学科交叉集成。该成果近期已被接收并将发表在《Advanced Science》(IF=15.84)上。

        在超材料传感方面,针对MicroRNA为多种类型的癌症中异常表达的标记物、定量检测无侵入性的检测microRNA至关重要这一背景。课题组研制出一种等离激元生物传感器,其利用基于红外超材料技术激发表面增强红外吸收(SEIRA)效益,用于快速,无标记、超灵敏的检测miR-155。首先,利用超材料完美吸收剂来刺激SEIRA效应,从而在microRNA指纹谱带上提供多达1000倍的近场强度增强。然后,通过使用四面体DNA纳米结构(TDN)作为载体可以大大提高生物传感器的检测极限(LOD)。结合SEIRA的近场增强和TDN的特异性结合,该生物传感器以1.162%pM-1的高灵敏度和100 fM的出色LOD实现了miR-155的无标记检测。LOD比使用DNA单链作为探针的LOD高约5000倍,比荧光检测方法高约100倍。这项工作为microRNA的检测提供强大的诊断工具。该成果近期已被接收并将发表在《Advanced Science》(IF=15.84)上。

        此外,针对日益严重的环境和环境监测对气体传感器的重大需求的背景,课题组将先进的互补金属氧化物半导体兼容超材料吸收器与气体选择性捕集聚乙烯胺(PVAm)集成在一起,开发出一种小型化的光学气体传感器,可以快速、灵敏地检测二氧化碳。其中,PVAm用作捕获气体分子的敏感层,超材料吸收剂激发表面增强的红外吸收以提高灵敏度。该成果近期已被接收并将在《21st International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems》(Transducers 2021)上展出。
 
        以上为团队近期在先进传感领域研究成果汇总,相信在牟笑静教授以国家重大需求和经济主战场为开展工作的两条主线的科研思想指导下,课题组将在先进传感领域取得更大进步。

 

Xiaojing Mu Team Leader, Professor

College of Optoelectronic Engineering Chongqing University No. Shazheng St.174, Shapingba, Chongqing 400044 Email: mxjacj@cqu.edu.cn; mxjacj@outlook.com

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