胡六永副教授、顾文玲副教授，朱成周教授 Nano Letters观点：单原子异质结与离子交换反应耦合用于灵敏光电化学免疫分析- 大数跨境

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胡六永副教授、顾文玲副教授，朱成周教授 Nano Letters观点：单原子异质结与离子交换反应耦合用于灵敏光电化学免疫分析

科学材料站

2021-02-14

导读：该观点文章分析了Pt SAs-CdS单原子异质结在光电生物传感方面的应用，并选择前列腺特异性抗原作为靶点分析物，以证明基于Pt SAs-CdS的PEC传感系统的优越性。

文章信息

单原子异质结与离子交换反应耦合用于灵敏光电化学免疫分析

第一作者：覃滢，文静

通讯作者：胡六永*，顾文玲*，朱成周*

单位：华中师范大学，武汉工程大学

研究背景

单原子催化剂以其独特的电子结构、最大化的原子利用效率和显著的催化活性，在整个多相催化领域引起了广泛关注。尽管单原子催化剂在能源相关领域取得了巨大的飞跃，但它们在生物化学分析应用方面的发展仍处于早期阶段。

本篇主要展示了Pt SAs-CdS用于光电生物化学传感及其信号放大机理的一些工作。理论计算表明，带正电的Pt SAs可以改变电荷分布并增加CdS的激发载流子密度。

与此同时，实验结果表明Cu2+会严重阻碍CdS的光激发和电子-空穴分离。这种基于单原子的光活性材料，为设计高性能的PEC生物传感器开辟了一条新的途径，并进一步扩大了单原子材料的应用范围。

文章简介

近日，华中师范大学的顾文玲副教授，朱成周教授与武汉工程大学胡六永副教授合作，在国际知名期刊Nano Letters上发表题为“Single-Atom-Based Heterojunction Coupling with Ion-Exchange Reaction for Sensitive Photoelectrochemical Immunoassay”的观点文章。

该观点文章分析了Pt SAs-CdS单原子异质结在光电生物传感方面的应用，并选择前列腺特异性抗原作为靶点分析物，以证明基于Pt SAs-CdS的PEC传感系统的优越性。

图1. Pt SAs-CdS 的合成步骤和单原子的电镜及同步辐射表征。

本文要点

要点一：光电信号增强机理分析

Pt SAs-CdS对于光生电子的迁移与电子空穴对的分离展现出优异性能，这使得PEC 信号显著增强。由密度泛函理论DFT计算，Pt SAs-CdS中的光生电子极易被激发并随后迁移至Pt中心，这是由于其在费米能级附近的高占据以及轨道分布的改变。

要点二：光电生物传感

基于Pt SAs-CdS的PEC生物传感器，以CuO纳米粒子（NPs）为中介，实现了前列腺特异性抗原（PSA）的灵敏检测。加入盐酸后，Cu2+离子将被释放，并与光电材料发生反应，从而引发光电流信号的衰退。

要点三：前瞻

基于Pt SAs-CdS的PEC生物传感器展现出一个应用线性范围与低检测限值，在PSA检测的实际样品中具有广阔的应用性。预计这项工作不仅可以进一步扩大单原子涉及材料的应用范围，而且为设计高性能PEC生物传感器提供了指导。

文章链接

Single-Atom-Based Heterojunction Coupling with Ion-Exchange Reaction for Sensitive Photoelectrochemical Immunoassay

https://doi-org.flyyouth.top/10.1021/acs.nanolett.1c00076

通讯作者介绍

胡六永，武汉工程大学材料科学与工程学院副教授，硕士生导师。

2017年5月，博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所，师从王植源研究员。随后，在香港科技大学颜河教授课题组从事博士后研究工作。2018年12月加入武汉工程大学材料科学与工程学院，研究方向为有机无机功能纳米材料的制备及其在传感领域的应用。目前已发表SCI论文28篇，其中第一作者和通讯作者论文17篇，主要包括：Angewandte Chemie International Edition，Applied Catalysis B: Environmental，Chemical Engineering Journal, Journal of Materials Chemistry C，Chemical Communications等。

顾文玲，华中师范大学化学学院副教授，硕士生导师。

2018年1月，博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所，师从汪尔康院士。随后，在香港科技大学赵天寿院士的指导下从事博士后研究工作。2018年12月加入华中师范大学化学学院，从事能源储存与转化、电分析化学等领域相关研究。目前已发表SCI论文60篇，被引次数：1100，其中第一作者和通讯作者论文24篇，主要包括：Angewandte Chemie International Edition，Chemical Science，Analytical Chemistry，Nano Energy，Applied Catalysis B: Environmental，Sensors and Actuators B: Chemical，Journal of Materials Chemistry A，ACS Applied Materials & Interfaces，Chemical Communications和Nano Research等。

朱成周，华中师范大学化学学院教授、博士生导师.

“海外高层次人才引进计划” 青年项目入选者、德国洪堡学者、国际期刊《Analytica Chimica Acta》和《Current Catalysis》编委，《物理化学学报》青年编委，科睿唯安2018、2020全球高被引学者。2013年1月，毕业于中国科学院长春应用化学研究所，获理学博士学位，师从第三世界科学院院士董绍俊研究员。同年获得洪堡奖学金在德国德累斯顿工业大学与Alexander Eychmüller教授合作从事博士后研究。2014年6月至2018年4月在华盛顿州立大学作为助理研究教授与Yuehe Lin教授进行合作研究。主要研究方向为功能纳米材料的催化及生物分析应用。至今在Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、Adv. Mater.、 Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Nano、Adv. Energy Mater.、Nano Energy、ACS Energy Lett.、Appl. Catal. B-Environ.、Chem. Mater.、Small和Anal. Chem.等国际著名学术期刊发表学术论文170余篇, 总引用近15000多次 (Google Scholar)，H-index为61， 23篇论文入选ESI高被引论文。