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  微波誘導(dǎo)燃燒法制備納米材料，操作簡(jiǎn)單易行、無需煅燒、所得產(chǎn)物粒徑小、分布比較均勻。金屬氧化物如氧化鐵、氧化鋅、二氧化鈰和氧化鈦等是一類重要的半導(dǎo)體材料，它們?cè)诖糯娼橘|(zhì)、太陽能轉(zhuǎn)換、電子器件和催化等領(lǐng)域里有著廣泛的應(yīng)用。近年來，微波法作為合成納米金屬氧化物的有效手段得到廣闊的發(fā)展。

  最近，江南大學(xué)任學(xué)宏教授與奧本大學(xué)張新宇教授研究小組共同探究了鋅基復(fù)合納米材料的制備并對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行深入研究。他們采用微波輻射加熱技術(shù)，以導(dǎo)電聚合物聚吡咯（英文縮寫為PPy）為基體，通過調(diào)控前軀體的種類及質(zhì)量，短時(shí)間內(nèi)（60 s）固-固反應(yīng)生成聚吡咯/ZnO（英文縮寫為MWPPy-ZnO），聚吡咯/ZnS（英文縮寫為MWPPy-ZnS）納米顆粒。進(jìn)一步將得到的材料固定在玻碳電極（英文縮寫為GCE）表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤DNA基因的有效探測(cè)。

固相微波反應(yīng)

  本研究首次將二水醋酸鋅與聚吡咯充分共混，微波加熱60 s，制備得到聚吡咯/ZnO（英文縮寫為MWPPy/ZnO）納米顆粒；在上述體系中加入硫粉，制備得到聚吡咯/ZnS（英文縮寫為MWPPy/ZnS）納米顆粒；純的聚吡咯在微波爐中加熱相同時(shí)間后收集作為對(duì)照（英文縮寫為MWPPy）。

材料合成示意圖

微波制備納米顆粒的高倍透射電鏡圖與X射線衍射圖（a，A）PPy，（b，B）MWPPy，（c，d，e，C），MWPPy/ZnO，（f，g，h，D）MWPPy/ZnS

神奇的電化學(xué)活性

  研究者通過優(yōu)化前軀體摻雜比例，得到具有不同電化學(xué)響應(yīng)的復(fù)合物。可以看出，相比于純的聚吡咯，由于多組分的協(xié)同效應(yīng)，雜化材料具有更好的導(dǎo)電性能。為了進(jìn)一步探究微波制備材料是否具有更好的電化學(xué)性能，將聚吡咯與商業(yè)納米ZnO（ZnS）共混，并對(duì)其進(jìn)行表征。結(jié)果表明，微波法制備的復(fù)合材料具有更好的導(dǎo)電性能。原因是微波輻射法加熱均勻，可以使不同的組分更好的“融合”，產(chǎn)生理想均勻的界面效應(yīng)，從而提高電子傳輸能力，減小電子遷移阻力。

微波輻射電極材料的循環(huán)伏安曲線（a，b，c）及阻抗曲線（d）；聚吡咯，醋酸鋅及硫粉的質(zhì)量比分別為1: 2: 0（A），1 : 6: 0（B），1 : 10: 0（C），1 : 6: 0.2（D），1 : 6: 1（E）

共混電極材料的循環(huán)伏安曲線（a）及阻抗曲線（b）

靈敏的檢測(cè)探針

  將探針DNA（pDNA）固定在材料表面，工作電極GCE/MWPPy/ZnO/pDNA及GCE/MWPPy/ZnS/pDNA對(duì)PIK3CA腫瘤DNA具有不同的響應(yīng)范圍�？梢钥闯�，ZnS對(duì)低濃度的DNA(10^-13-10^-18M)溶液具有更加靈敏的識(shí)別作用，主要是由于其更小的納米尺寸效應(yīng)（3-5 nm）。同時(shí)，該材料對(duì)突變的DNA片段具有可靠的選擇性，有望用于臨床突變基因的檢測(cè)。

GCE/PPy/ZnO/pDNA（a，b）及GCE/PPy/ZnS/pDNA（c，d）對(duì)不同濃度互補(bǔ)基因序列的微分脈沖伏安響應(yīng)及對(duì)應(yīng)的線性擬合圖

GCE/PPy/ZnO/pDNA（a）及GCE/PPy/ZnS/pDNA（b）對(duì)突變互補(bǔ)基因序列的探測(cè)

  研究者還展示出了材料的多種表征及性能。

  該研究的最大意義在于，簡(jiǎn)單高效的制備多組分納米顆粒，并且價(jià)格低廉，綠色環(huán)保，制備得到的復(fù)合材料相較于簡(jiǎn)單共混具有更好的界面效應(yīng)，對(duì)于復(fù)合材料在腫瘤DNA的檢測(cè)及構(gòu)建其他傳感器具有啟示作用。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b18973