[发明专利]一种基于石墨烯的太赫兹生物传感器

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯的太赫兹生物传感器，包括：基底；若干金属电极，所述若干金属电极沉积在所述基底的表面，且所述若干金属电极彼此之间间隔设置；石墨烯层，所述石墨烯层叠设在所述若干金属电极的表面，且与所述若干金属电极电气连接，以及样品池。本发明所提供的基于石墨烯的太赫兹生物传感器，结构简单，传感器的响应值大，样品信号容易被一般太赫兹时域光谱系统检测，可以使得样品溶液中游离的分子在石墨烯表面富集，实现弱信号的放大，降低对目标底物的检测难度。

技术领域

本发明涉及太赫兹波电子器件领域，尤其涉及一种基于石墨烯的太赫兹生物传感器。

背景技术

太赫兹波是一种频率介于0.1THz至10THz的电磁波，太赫兹波有如下多种特性，如：较低的光子能量，对生物组织没有危害，适用于生物组织的活体检查；对许多非金属和非极性物质具有较高的穿透性，可应用于安防领域中探查枪械、爆炸物和毒品；与可见光和红外光相比，太赫兹波方向性好、穿透力强，能够实现高速的无线通讯传输。

石墨烯是一种二维的碳原子材料，有良好的热稳定性和柔韧性，有极高的电导率和比表面积，已在电子器件和光电领域引起来广泛的研究。生物传感器是一种对生物物质响应和识别的元件，检测物质浓度是生物传感器的其中一个重要的功能。物质浓度也常常作为疾病诊断的指标，通过对疾病标志物浓度的检测，可以判断是否患有某种疾病，甚至影响后续治疗方案额制定。现在医学上使用的检测方法有免疫生化、荧光探针和病理切片观察。上述方法的优点是检测特异性高、结果可靠，但是检测操作繁琐且耗时，而且检测过程中须要加入的染料或荧光素等试剂，会检测结果造成一定的影响。

许多研究者都想到了基于太赫兹技术来解决上述的问题，最常用的两种解决方案是超表面结构和全反射技术。超表面是在特定的基质表面制作具有亚波长尺寸的周期图案阵列，当太赫兹在超表面透射或反射时会产生共振吸收，形成一个明显的共振峰。超表面对介质的折射率十分敏感，样本浓度的变化造成折射率的变化，使得共振峰发生移动，通过共振峰的移动量可以判断溶液中物质的浓度。基于超表面制作的太赫兹生物传感器的优点是灵敏度高，但缺点是制作难度高且价格昂贵。全反射技术的主要的原理是利用倏逝波仅在界面附近传播的特性，减少样品中的水对太赫兹波的吸收衰减。全反射检测的灵敏度高于常规的反射式检测，检测下限可以达到ug/mL量级。全反射检测的优点是方便使用且易于清洁。缺点是为了实现全反射条件，往往须要使用棱镜，对检测光路的精度要求更高，调整和维护的难度也相应提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于石墨烯的太赫兹生物传感器，旨在解决现有的基于太赫兹波的生物学传感器结构复杂的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于石墨烯的太赫兹生物传感器，其中，包括：

基底；

若干金属电极，所述若干金属电极沉积在所述基底的表面，且所述若干金属电极彼此之间间隔设置；以及

石墨烯层，所述石墨烯层叠设在所述若干金属电极的表面，且与所述若干金属电极电气连接。

可选地，所述的基于石墨烯的太赫兹生物传感器，其中，所述基底的材料为对太赫兹透明的材料。

可选地，所述的基于石墨烯的太赫兹生物传感器，其中，所述基底的厚度为0.5-3mm。

可选地，所述的基于石墨烯的太赫兹生物传感器，其中，所述金属电极的数量为四个。

可选地，所述的基于石墨烯的太赫兹生物传感器，其中，所述金属电极为层状金属电极，包括沉积在所述基底表面的第一金属层和沉积在所述第一金属层表面的第二金属层。

可选地，所述的基于石墨烯的太赫兹生物传感器，其中，所述第一金属层的厚度为10-50nm；所述第二金属层的厚度为40-150nm。