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電偏置相敏成像傳感器就是一種將電化學(xué)以及橢偏光學(xué)方法復(fù)合而成的表面表征手段，可以實(shí)時(shí)原位探測固液界面處發(fā)生電子交換時(shí)固相表面的變化。應(yīng)用這種傳感器時(shí)，通常需要對界面處施加一外部電勢，不過，這種電勢會(huì)改變固相表面的性質(zhì)，進(jìn)而影響傳感器的響應(yīng)。針對這個(gè)問題，由中國科學(xué)院力學(xué)研究所納米生物光學(xué)課題組以及葡萄牙里斯本大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研究了外部電勢對固相表面的影響，發(fā)現(xiàn)了該傳感器對外部電勢的定量響應(yīng)關(guān)系，相關(guān)成果在2月18日在線發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì)刊物《分析化學(xué)》雜志（Liu, et al, Anal. Chem. 88: 3211）。
電偏置相敏成像傳感器可以在固相表面施加不同電化學(xué)條件，與此同時(shí)以偏振光波為探測光照射該表面。在全內(nèi)反射模式下，入射光波在固相表面上發(fā)生全反射，這個(gè)時(shí)候固相表面會(huì)對入射光波進(jìn)行調(diào)制，因此引起反射光偏振態(tài)的改變。通過比較光波偏振態(tài)的改變，就可以使推導(dǎo)出固相表面的微小變化，實(shí)現(xiàn)對界面處厚度僅為亞納米量級的超薄膜層的測量。現(xiàn)在，這種傳感器已經(jīng)成功用在固液界面處分子吸附與脫吸附過程的實(shí)時(shí)原位監(jiān)測。在固液界面處，因?yàn)閮上嚯妱莸牟煌�，�?huì)形成自發(fā)電勢。施加電勢后，界面電荷平衡被打破，界面處的電勢會(huì)發(fā)生變化；還有一方面，分子吸附與脫吸附行為也會(huì)影響界面處的自發(fā)電勢并導(dǎo)致固相表面性質(zhì)的改變。所以，為了準(zhǔn)確地監(jiān)測分子在固相表面上的吸附和脫吸附行為，就必須去除外加電勢對固相表面的影響。
力學(xué)所納米生物光學(xué)課題組博士生劉巍以及副研究員牛宇利用電偏置相敏成像傳感器研究了電勢對固相表面的作用，證明了固液界面處電勢的變化不僅會(huì)引起界面附近液相折射率的改變，還會(huì)調(diào)制固相表面的復(fù)折射率，然而這些改變對于該傳感器的影響是不可忽略的，特別是針對痕量小分子的探測，得出了外部電勢與傳感器信號的定量響應(yīng)關(guān)系。通過理論計(jì)算輔助引入?yún)⒖夹盘柕姆椒ǎ梢杂行蕹妱輸_動(dòng)的影響。這種成果對電偏置相敏成像傳感器的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
上述研究獲得了科技部“973”項(xiàng)目“超靈敏微納生物化學(xué)傳感器集成自治系統(tǒng)基礎(chǔ)研究（2015CB352100）”和科技部國際合作專項(xiàng)“檢測腫瘤標(biāo)志物和生物需氧量的新型改性表面的合作研究（2015DFG32390）”等支持，由力學(xué)所納米生物光學(xué)課題組研究員靳剛主持完成。
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