【摘要】：叉指陣列微電極因其結構簡(jiǎn)單容易量產(chǎn)，尺寸小響應靈敏，且在檢測中能快速建立穩定信號而被廣泛應用于各類(lèi)傳感器中。但是基于叉指電極的傳感器在靈敏度、選擇性等重要的性能方面仍有待提高。本文通過(guò)分析叉指電極的等效電路，優(yōu)化其結構的設計，并引入脈沖電化學(xué)沉積優(yōu)化制備工藝，提高其靈敏度；并且針對被測物特點(diǎn)進(jìn)行前處理，對叉指電極完成特定修飾提高其選擇性，實(shí)現了對不同被測物的高精度可重復性檢測。主要開(kāi)展的工作和成果如下:

(1)本文從分析叉指電極的等效電路入手，對叉指電極的結構進(jìn)行了優(yōu)化設計，增強了電極的信號靈敏度。將對錳離子的標準溶液檢測限降低到了1 nmol L~(-1)，且電極可重復清洗使用100次以上，為叉指電極傳感器進(jìn)行檢測建立了基礎。

(2)利用優(yōu)化設計后的叉指電極對沙門(mén)菌進(jìn)行檢測。首先使用磁珠富集分離的手段提取出加標于牛奶中的鼠傷寒沙門(mén)氏菌，轉化為錳離子濃度，進(jìn)而用叉指電極傳感器進(jìn)行檢測，完成沙門(mén)菌的特異性檢測。檢測限為2.0 CFU m L~(-1)，大大提升檢測精度的同時(shí)，將檢測時(shí)間縮短到45分鐘。

(3)通過(guò)碳納米管和有機聚合物修飾的方法制作出基于叉指電極的場(chǎng)效應晶體管傳感器(FET-sensor)，提高了叉指電極的靈敏度及選擇性。引入高介電常數材料氧化鉿作為增敏層，在降低器件自身阻抗的同時(shí)增強了電子輸運性能，提高了傳感器的靈敏度。前者對銅離子的檢測限為20 nmol L~(-1)，而增加氧化鉿增敏層的器件對銅離子的檢測限低至200 pmol L~(-1)，性能提升了100倍。

(4)利用脈沖電化學(xué)沉積技術(shù)優(yōu)化叉指電極的制備工藝，通過(guò)控制脈沖電化學(xué)沉積的條件分別制備出單晶、多晶金電極。通過(guò)實(shí)驗發(fā)現單晶金電極的阻抗在特征頻率處僅為傳統方法制作電極的68%，而多晶金電極粗糙的表面偶聯(lián)氯霉素抗體的能力最高可為單晶金的6倍以上。此方法為制備出性能優(yōu)異的叉指電極提供了理論基礎及實(shí)驗依據。