受益于纳米结构的高比表面积的特性，纳米传感器已经被广泛运用于高灵敏度的生物、化学和气体检测。单纳米线传感器作为纳米传感技术的一种，具有超高的检测灵敏度。高横纵比的单纳米线比普通的单纳米线更具优势在于其更强的信号响应，因此具有更高的检测的灵敏度。制作高重现可控、具有高横纵比的纳米线对于开发可靠的单纳米传感器具有重要的意义。然而，传统的单纳米线制作方法诸如 Dip-Pen、激光光刻、分子自组装等很难达到上述技术要求。因此，突破单纳米线制作技术限制是至关重要和及时的现实问题。
图1. 用于制作纳米线的化学笔工作原理
清华大学化学系林金明教授与东京都立大学内山一美（Katsumi Uchiyama）教授联合开发了基于化学笔技术的扩散混合系统，用于制作可控高横纵比的单纳米线传感器。它具有体积小，高灵敏度的温度响应特性，可用于特殊领域的温度传感。
化学笔的其中两极设为注射相，另外一极设为吸收相。调整合适的流速比和溶液粘度可在化学笔底部产生纳米级混合反应区域以生成纳米线。借助化学笔，作者成功制作了具有均匀宽度，梯度宽度和复杂图案的银纳米线阵列。作者制作的纳米银线的温度响应系数（TCR）较理论值增加7倍，达到（0.0261 Ω/℃），该结果显示化学笔在纳米制造的优势。由于纳米级扩散混合区域的自由可控性，简单的可操作性和适用性，化学笔被期望成为用于亚细胞界面上的选择性纳米修饰和加工具有潜力的先进方法。
图2. 纳米银线阵列
图3. 纳米银线温度传感器
这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，第一作者为博士生林海锋同学，清华大学林金明教授及东京都立大学内山一美教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（(Nos. 21727814 and 21621003)、北京市自然科学基金(No. 2184106),东京都立大学国际合作基金及JSPS 研究基金的资助。
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Selective Fabrication of Nanowires with High Aspect Ratios Using a Diffusion Mixing Reaction System for Applications in Temperature Sensing
Haifeng Lin, Sifeng Mao, Hulie Zeng, Yong Zhang, Masato Kawaguchi, Yumi Tanaka, Jin-Ming Lin*, Katsumi Uchiyama*
Anal. Chem., 2019, 91(11), 7346-7352. DOI: 10.1021/acs.analchem.9b01122
导师介绍
林金明
https://www.x-mol.com/groups/Linlab
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