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深学笃用 天津行动丨我院王程团队在二维电子学传感领域取得重要进展
2022-03-26 17:30   官网_万博mantex在线网站、人工智能学院

近日,我院青年教师王程指导的先进材料与器件交叉实验室(X-Lab)研究团队在二维石墨烯晶体管电子学生物传感领域取得创新性研究成果。该成果以“Observing Mesoscopic Nucleic Acid Capacitance Effect and Mismatch Impact via Graphene Transistors”为题在国际著名工程技术领域期刊Small(微纳尺度)第18卷(12期)发表(DOI:10.1002/smll.202105890)。Small是Wiley-VCH出版集团旗下知名学术期刊,影响因子13.281。X-Lab团队成员,2018级本科生张鸣凤与李志博为本文共同第一作者,王程为通讯作者。

此项成果系我院乃至我校首次作为第一完成单位和第一通讯单位登上该期刊。

此项研究基于全固态石墨烯场效应管器件对空间构象高度一致且稳定的核酸双螺旋结构进行了无标记的电气实验观测。结果显示,核酸双螺旋分子的电气响应可以通过电容网络等效电路模型进行较为理想的定量描述(如下图所示)。这一结论对新型电子元器件用作生物传感器(含电化学)的开发范式具有启发性的意义。包括但不限于核酸物质在内的生物分子(尤其是大分子)可能普遍可以电阻、电容、二极管等基本电子元件为等效模型进行电气网络等效。在此基础上,通过优化电子学生物传感器的放大能力,纳米尺度的生物分子相互作用有望被进一步精确观测。本项研究对核酸双螺旋分子电气行为观测和解释仍属宏观视角和集群响应分析,其唯象电气等效模型的建立以生物分子相互作用动力学过程的各态历经性假设为条件。下一步研究将尝试进一步提升传感器件的灵敏度(放大增益),对单分子作用行为进行观测,并验证生物分子空间动力学行为的各态历经性。

我院近年来锐意探索学术研究与学生培养的全新模式,实行了接轨国际的独立PI制度,大力支持青年教师独立开展研究工作,并通过“未来工程师培养教育计划”加强对本科生进行前置的科研训练与培养。依托天津市无线移动通信与能量传输重点实验室,青年教师王程于2017年底被引进我院工作,组建先进材料与器件交叉实验室,以期填补学院在微电子学与半导体纳米器件研究领域的空白,应对“后摩尔时代”的科学技术挑战。此项研究工作由王程联合海南大学叶巍翔教授、深圳技术大学贾原教授共同策划并指导,先进材料与器件交叉实验室研究生、优秀本科生团队共同完成。研究取得的成果展现了我院教师敢于拼搏、勇于创新、追求卓越、矢志报国的精神和情怀,也进一步体现我院办学宗旨和办学理念,全面提高工程教育人才培养质量,提升学生的就业竞争力。目前实验室正在继续推进碳基集成电路、二维材料范德瓦耳斯异质结等前沿研究课题,他们将勇攀高峰,持续以创新之力赋能科技进步,用创新之力推动民族复兴。

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