通过氧熔混合寡聚导体和双层结构实现的超稳定n型有机电化学晶体管，用于钡离子生物传感器

《Science China-Materials》：Ultrastable n-type organic electrochemical transistors enabled by oxa-fused mixed oligomeric conductor and bilayer architecture for barium ions biosensors

针对钡离子污染检测技术存在的设备笨重、样品制备繁琐及户外适用性差等问题，本研究开发了一种基于n型双层有机电化学晶体管的新型生物传感器。该传感器通过整合分子工程设计的刚性氧杂环聚 oligomer 通道与含冠醚结构的离子选择界面，显著提升了对钡离子的灵敏度和选择性，检测限达10 nM，且具有低功耗、高稳定性和分子结构紧密性等特点，为开发适用于野外环境的可靠传感器提供了新范式。

　　

摘要

钡污染对环境和健康构成严重威胁，然而现有的检测技术依赖于笨重的仪器或繁琐的样品制备过程，这限制了它们的实际应用范围。为满足对可持续水质监测的迫切需求，我们开发了一种n型双层有机电化学晶体管生物传感器。该传感器结合了通过无金属绿色化学方法制备的分子工程化锁构氧杂融合寡聚物通道以及具有氮杂冠醚官能团的离子选择性界面，从而显著提升了检测钡离子的灵敏度和选择性。这种采用氧杂融合设计的突破性技术克服了传统分子材料在野外应用中的局限性，实现了低功耗运行和出色的稳定性，这得益于最低未占据分子轨道能量水平以及紧密排列的分子结构。该先进生物传感器利用光诱导电子转移机制，在实时检测饮用水或自来水中的Ba²⁺时实现了前所未有的10 nM的检测限。其分子设计原理和器件配置为开发可靠的野外可用传感器树立了新的范例，而这一领域此前被认为超出了单分散低分子量材料的应用范围。

钡污染对环境和健康构成严重威胁，然而现有的检测技术依赖于笨重的仪器或繁琐的样品制备过程，这限制了它们的实际应用范围。为满足对可持续水质监测的迫切需求，我们开发了一种n型双层有机电化学晶体管生物传感器。该传感器结合了通过无金属绿色化学方法制备的分子工程化锁构氧杂融合寡聚物通道以及具有氮杂冠醚官能团的离子选择性界面，从而显著提升了检测钡离子的灵敏度和选择性。这种采用氧杂融合设计的突破性技术克服了传统分子材料在野外应用中的局限性，实现了低功耗运行和出色的稳定性，这得益于最低未占据分子轨道能量水平以及紧密排列的分子结构。该先进生物传感器利用光诱导电子转移机制，在实时检测饮用水或自来水中的Ba²⁺时实现了前所未有的10 nM的检测限。其分子设计原理和器件配置为开发可靠的野外可用传感器树立了新的范例，而这一领域此前被认为超出了单分散低分子量材料的应用范围。