[发明专利]一种磁场探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种磁场探测器及其制备方法，磁场探测器包括衬底以及设置在所述衬底上的栅极和至少一对源极和漏极，所述源极和所述漏极之间形成导电沟道，所述导电沟道为石墨烯，所述导电沟道上覆盖有蛋白膜保护层，所述蛋白膜保护层上连接有磁感应蛋白。本发明具有小型化，数字化以及可集成的优点，其能够增强放大生物磁感应蛋白对磁场激励信号的响应，且能够以高采样率和多位分辨率的数据采集系统实现磁感应蛋白与磁场强度之间的映射，能够检测的最弱磁场强度为10gs(1mT)。

技术领域

本发明涉及磁场探测领域，更具体地涉及一种磁场探测器及其制备方法。

背景技术

自主式导航定位技术在国防，民生方面的应用需求日益增大，诸如在自然灾害区域等拒止环境下，非自主导航北斗，GPS等信号受阻无法完成定位，导航等功能。此时需要搭载有自主式导航单元的载具去完成相应的导航，定位功能。

目前正在研究发展的自主导航方式有惯性导航，偏振光导航，地磁导航等等。地磁场在跨度上亿万年时间尺度下的变化及其微弱，所以其是一个较好的稳定的图谱供给人类利用其进行地磁导航，目前地磁导航系统的基本磁场检测单元多为磁电传感器，磁通门，质子仪等。

但上述基本器件都存在着造价昂贵，不便于小型化等等限制。

经由动物行为学研究表明发现，动物能够利用地磁场进行定位导航。动物感应磁场利用磁场的关键核心为其视网膜上被称作磁感应蛋白的蛋白物质。近年来发现的生物磁感应蛋白被证实广泛存在于各类生物谱系中，其多在生物视网膜等视觉系统出表达。经过生物物理学实验证明，该蛋白聚合物以及复合物都具有明显的内禀磁矩，且拥有类似铁磁性的磁滞回线。并且通过超精细耦合光谱发现该蛋白复合物在地磁强度下(0.35gs～0.65gs)让其光谱发生劈裂意味着该蛋白物质能够感应微弱磁场。

受到这个理论的启发，急需开发一种新的地磁检测的路径，即利用生物磁感应蛋白作为换能核心，结合生化传感器研制一种仿生磁场检测器件。

目前，学界有报道基于生物磁感应蛋白的微流控芯片，该芯片利用电化学阻抗谱检测磁场刺激下磁感应蛋白空间构象变化而引起的阻抗变化，然而，由于其固定蛋白的方式是采用氧化还原石墨烯来偶联磁感应蛋白，该芯片的灵敏度、检测下限都只能验证生物磁感应蛋白是否能对磁场刺激做出响应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁场探测器及其制备方法，其具有数字化、小型化和可集成等优点。

本发明一方面提供一种磁场探测器，包括衬底以及设置在所述衬底上的栅极和至少一对源极和漏极，所述源极和所述漏极之间形成导电沟道，所述导电沟道为石墨烯，所述导电沟道上覆盖有蛋白膜保护层，所述蛋白膜保护层上连接有磁感应蛋白。

进一步地，所述蛋白膜保护层由牛血清蛋白溶液在70～100℃下加热变性而形成。

进一步地，所述磁感应蛋白为MagR、Cry或MagR和Cry的复合物。

进一步地，所述栅极包括第一栅极和第二栅极，所述第一栅极设置为对所述导电沟道的电荷进行调制，所述第二栅极设置为监测所述第一栅极的电压。

本发明另一方面提供一种磁场探测器的制备方法，包括以下步骤：

S1：准备衬底，并在衬底上溅射金属，得到基片，所述基片包括衬底以及设置在所述衬底上的栅极和至少一对源极和漏极；

S2：将石墨烯转移到所述基片上；

S3：在所述石墨烯上覆盖蛋白膜保护层；

S4：在所述基片上将导电沟道图形化，并刻蚀去除多余的石墨烯及蛋白膜保护层，得到导电沟道；

S5：在所述蛋白膜保护层上连接磁感应蛋白。

进一步地，步骤S1进一步包括：