[发明专利]一种利用基于石墨烯电极的分子器件检测重金属的方法

权利要求书

1.一种基于石墨烯电极的DNAzyme单分子连接器件，包括：

a)石墨烯晶体管器件阵列，所述石墨烯晶体管器件阵列中每个石墨烯晶体管器件均包括栅极、源极、漏极和导电沟道，所述导电沟道为石墨烯；其中，在所述石墨烯上设有一个通道，所述通道上间隔设有长度为1-10nm的DNAzyme序列连接部位，所述DNAzyme序列连接部位与所述石墨烯晶体管器件中的源极和漏极垂直；

b)能被待测重金属离子特异性切割的且末端经氨基修饰的DNAzyme序列，或能被待测重金属离子特异性切割的且末端连接氨基修饰的有机分子的DNAzyme序列；其连接于所述DNAzyme序列连接部位。

2.根据权利要求1所述的DNAzyme单分子连接器件，其特征在于：所述栅极为含有厚度为100-1000nm二氧化硅层的硅基底，其电阻率为5-20ohm·cm^-1；所述源极和漏极均由Cr电极层和设于所述Cr电极层上的Au电极层组成，所述Cr电极层厚度为1-100nm，所述Au电极层厚度为20-1000nm；所述源极和漏极之间的间距为4-7μm。

3.根据权利要求2所述的DNAzyme单分子连接器件，其特征在于：所述栅极为含有厚度为300nm二氧化硅层的硅基底；所述Cr电极层厚度为80nm，所述Au电极层厚度为600nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的DNAzyme单分子连接器件，其特征在于：所述待测重金属离子为Cu²⁺；

所述DNAzyme序列是由序列表中所示序列1和所示序列2变性形成双链口袋型构象的DNA；其中，所述序列1自5′端起第14-21位与所述序列2自5′端起第1-8位碱基互补，且所述序列2自5′端起第15-22位与所述序列2自5′端起第25-32位碱基互补。

5.一种制备权利要求1-4中任一项所述DNAzyme单分子连接器件的方法，包括下述步骤：

1)构建石墨烯晶体管器件阵列；

2)在所述石墨烯晶体管器件阵列的每个石墨烯晶体管器件的石墨烯采用电子束曝光法得到虚线形状的曝光图案，然后进行氧等离子体刻蚀，使所述石墨烯晶体管器件的源极和漏极之间得到一个通道，并在所述通道上间隔得到长度为1-10nm的纳米间隙，所述纳米间隙与所述石墨烯晶体管器件中的源极和漏极垂直；

所述虚线形状的曝光图案中，线条宽度为2-10nm，优选5nm，每段实线的长度为150-500nm，优选150nm，实线间距为20-50nm，优选40nm；

3)将步骤2)得到的纳米间隙两侧的石墨烯的末端羧基进行活化，然后与下述DNAzyme序列1)或2)进行纳米间隙中的酰胺键共价连接，得到基于石墨烯电极的DNAzyme单分子连接器件：所述序列1为能被待测重金属离子特异性切割的且末端经氨基修饰的DNAzyme序列；所述序列2)为能被待测重金属离子特异性切割的且末端连接氨基修饰的有机分子的DNAzyme序列。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述方法还包括在步骤2)中进行氧等离子体刻蚀后，对所述氧等离子体刻蚀没有形成所述纳米间隙的部位，利用电流烧断法继续处理，得到所述纳米间隙。