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    生物分子的電學檢測是生物檢測技術的一個重要組成部分。生物分子的導電性對如何通過電子學信號來反映生物分子的構型與功能至關重要，而生物分子固有的結構熱運動產(chǎn)生的噪聲會很大地降低檢測信號的信噪比，電極(或者基底)與生物分子之間的耦合不夠充分也是這類噪聲的主要來源。

    一種合適的導電固體材料會對生物分子具有特殊的吸附作用，一方面可以通過這種吸附作用降低生物分子結構的熱運動，另一方面也能夠有效地增強襯底與生物分子的電耦合，從而提高檢測的信噪比。最近，中國科學院上海應用物理研究所物理生物學實驗室的方海平課題組與樊春海課題組合作，通過理論計算發(fā)現(xiàn)，把單層石墨烯放在金(111)表面形成的復合結構，可以穩(wěn)定吸附DNA分子，進而通過石英晶體微天平(QCM)技術在實驗上很好地驗證了該理論研究結果。這一復合納米結構因具有的很好的導電性，有望在生物分子檢測和納米器件等領域有著廣闊應用前景。相關研究結果作為內(nèi)封面文章發(fā)表于《化學物理化學》[ChemPhysChem 11, 585-589 (2010)]。

    此前，該實驗室通過理論與實驗已證明，石墨烯表面可以很好地吸附DNA上的苯環(huán)狀結構[Advanced Functional Materials 19, 1-7 (2010)]。石墨烯-金復合體與DNA分子相互作用的研究結果揭示，這種復合體可以有效地吸附單鏈DNA(ssDNA)分子，破壞ssDNA的螺旋結構，使它平鋪在石墨烯表面，其中的堿基與石墨烯表面直接接觸，從而顯著降低STM測量中DNA螺旋結構帶來的噪聲。另一方面，石墨烯-金復合體中，金作為金屬可以保證測量中電流信號的強度比較高。所以，將石墨烯-金復合體為STM基底，采用STM技術對DNA進行掃描，能夠清晰的分辨出DNA中的四種不同類型的堿基。此研究成果在生物納米術領域有著廣泛的應用前景，例如生物器件、生物傳感器，以及高精度DNA測序等等。

    該項研究工作由上海應用物理所和德國Karlsruhe大學的研究人員合作完成，得到了中國科學院、國家自然科學基金委、國家科技部、國家衛(wèi)生部和上海市人民政府（通過上海超級計算中心）的共同資助。