逆天石墨烯傳感器檢測致病基因：方便快捷成本低

逆天石墨烯傳感器檢測致病基因：方便快捷成本低

來自印度和日本的科學(xué)家們開發(fā)了一種使用石墨烯基晶體管檢測致病基因的新方法。

石墨烯場效應(yīng)晶體管（GFETs）能夠通過DNA雜交檢測出致病基因：當(dāng)DNA探針與與之互補的靶DNA結(jié)合時，晶體管的導(dǎo)電性改變。

來自日本國家材料科學(xué)研究所的Nobutaka Hanagata及其同事對石墨烯傳感器進行了改進，他們通過干燥過程將DNA探針結(jié)合在晶體管上，這樣就不需要此前常用的昂貴而費時的偶聯(lián)劑核苷酸序列。

研究團隊設(shè)計的GFETs由沉積在硅基底上的含鈦-金電極的石墨烯組成，然后將DNA探針鹽溶液滴加在上面，并使之干燥。他們發(fā)現(xiàn)這種干燥過程可以直接將DNA探針固定在石墨烯表面，無需任何偶聯(lián)劑。隨后，他們將含有靶標(biāo)DNA的鹽溶液滴加至其表面，孵育4小時使DNA雜交。

通過這些過程，GFETs成功工作，研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)探針與靶標(biāo)結(jié)合時，傳感器導(dǎo)電能力發(fā)生了改變，這意味著存在致病靶標(biāo)基因，而使用其他非互補基因時，傳感器導(dǎo)電能力無變化。

DNA雜交可以通過給靶標(biāo)DNA結(jié)合上熒光分子進行檢測，這種情況下一旦發(fā)生雜交，傳感器就會發(fā)光。但是這種方法涉及的標(biāo)記過程復(fù)雜，同時還需要昂貴的檢測器檢測熒光。而GFERs則是一個檢測致病基因更便宜、更容易操作且更敏感的選擇。

“接下來我們將進一步優(yōu)化GFETs的功能以用于未來的生物傳感器領(lǐng)域，尤其是在檢測遺傳疾病等方面的應(yīng)用?！毖芯咳藛T在他們發(fā)表于Science and Technology of Advanced Materials上的文章中總結(jié)道。

哪種藍(lán)牙耳機好？推薦一款性價比高的。

森海塞爾、紐曼Q10、JBL free的藍(lán)牙耳機好，性價比很高。

1、森海塞爾藍(lán)牙耳機。

森海塞爾在耳機界的知名度很高，特別是木饅頭系列的經(jīng)典包裝風(fēng)格深入人心。這款MOMENTUM In-Ear 的外觀設(shè)計依舊是延續(xù)了經(jīng)典。森海和其他藍(lán)牙耳機不同之處在于，項圈部分采用的是真皮質(zhì)設(shè)計，更加親膚，但也加重了日常保養(yǎng)的成本。另外也不推薦大家拿來運動，因為汗?jié)n極易侵蝕皮具。

2、紐曼Q10藍(lán)牙耳機。

紐曼Q10藍(lán)牙耳機比較貼心的設(shè)計在于，每一步的操作，耳機內(nèi)置有語音提示。完全不用擔(dān)心操作和配對的問題。而這款耳機最大的特色在于線體設(shè)計，采用的是彩色收縮套管。當(dāng)佩戴完畢取下之后，套管會自動收縮回原來的樣子，省去了繞線難收納的問題。

3、JBL free耳機。

JBL free耳機采用真無線設(shè)計，但與蘋果的AirPods不同在于，JBL的商務(wù)風(fēng)格更明顯。包括純黑色打底，銀灰色LOGO搭配。這款耳機的單次續(xù)航時間是4小時，而隨身的收納盒能夠提供長達(dá)20小時的電量補給，所以把這款耳機帶出門的話，最長可以連續(xù)使用長達(dá)24小時。對于外出的朋友來說，簡直是福音般的存在。

什么原材料可以生產(chǎn)石墨烯？

（1）原材料：實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

（2）應(yīng)用領(lǐng)域：

在塑料里摻入百分之一的石墨烯，就能使塑料具備良好的導(dǎo)電性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。在此基礎(chǔ)上可以研制出薄、輕、拉伸性好和超強韌新型材料，用于制造汽車、飛機和衛(wèi)星。

隨著批量化生產(chǎn)以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的領(lǐng)域可能會是移動設(shè)備、航空航天、新能源電池領(lǐng)域。

消費電子展上可彎曲屏幕備受矚目，成為未來移動設(shè)備顯示屏的發(fā)展趨勢。

另一方面，新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要領(lǐng)域。

由于高導(dǎo)電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢也是極為突出的。而石墨烯在超輕型飛機材料等潛在應(yīng)用上也將發(fā)揮更重要的作用。

1、電子運輸：

在發(fā)現(xiàn)石墨烯以前，大多數(shù)（如果不是所有的話）物理學(xué)家認(rèn)為，熱力學(xué)漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了凝聚態(tài)物理界。雖然理論和實驗界都認(rèn)為完美的二維結(jié)構(gòu)無法在非絕對零度穩(wěn)定存在，但是單層石墨烯在實驗中被制備出來。這些可能歸結(jié)于石墨烯在納米級別上的微觀扭曲。

2、導(dǎo)電性：

石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，迄今為止，研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當(dāng)施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應(yīng)外力，也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。

3、導(dǎo)熱性：

石墨烯具有極高導(dǎo)熱系數(shù)， 近年來被提倡用于散熱等方面， 在散熱片中嵌入石墨烯或數(shù)層石墨烯可使得其局部熱點溫度大幅下降。美國加州大學(xué)一項研究顯示 ， 石墨烯的導(dǎo)熱性能優(yōu)于碳納米管。中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所高導(dǎo)熱石墨烯/炭纖維柔性復(fù)合薄膜，其厚度在10~200 μm之間可控，室溫面向熱導(dǎo)率高達(dá)977 W/m?K，拉伸強度超過15 MPa。

普通碳納米管的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)3000W/mK以上， 各種金屬中導(dǎo)熱系數(shù)相對較高的有銀、銅、金、鋁， 而單層石墨烯的導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)5300W/mK， 甚至有研究表明其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)6600W/mK。

優(yōu)異的導(dǎo)熱性能使得石墨烯有望作為未來超大規(guī)模納米集成電路的散熱材料 。與純石墨烯相比， 還原剝離氧化石墨得到熱導(dǎo)率相對較低(0.14 ～ 2.87 W/mK)的石墨烯(RGOx)。其導(dǎo)熱系數(shù)與氧化石墨被氧化程度密切相關(guān)， 原因是RGOx薄片即使經(jīng)過熱還原處理后仍然具有氧化性。導(dǎo)熱率可能與其中殘余的化學(xué)官能團、破壞的碳六元環(huán)等缺陷有關(guān)化學(xué)結(jié)構(gòu)被氧化導(dǎo)致晶格缺陷的產(chǎn)生， 阻止了熱傳導(dǎo)作用。

4、機械特性

石墨烯是人類已知強度最高的物質(zhì)，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家對石墨烯的機械特性進行了全面的研究。在試驗過程中，他們選取了一些直徑在10—20微米的石墨烯微粒作為研究對象。研究人員先是將這些石墨烯樣品放在了一個表面被鉆有小孔的晶體薄板上，這些孔的直徑在1—1.5微米之間。之后，他們用金剛石制成的探針對這些放置在小孔上的石墨烯施加壓力，以測試它們的承受能力。

5、化學(xué)性質(zhì)：

我們至今關(guān)于石墨烯化學(xué)知道的是：類似石墨表面，石墨烯可以吸附和脫附各種原子和分子。從表面化學(xué)的角度來看，石墨烯的性質(zhì)類似于石墨，可利用石墨來推測石墨烯的性質(zhì)。石墨烯化學(xué)可能有許多潛在的應(yīng)用，然而要石墨烯的化學(xué)性質(zhì)得到廣泛關(guān)注有一個不得不克服的障礙，缺乏適用于傳統(tǒng)化學(xué)方法的樣品。

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