研究目的
通过引入经典钙钛矿铁电材料BaTiO3（BTO）产生的极化载流子电?。≒CC），调控光生电子-空穴对的有效分离，从而提升纸基光电化学（PEC）生物分析的分析性能。
研究成果
铁电材料BTO引入的PCC电场显著提升了电子-空穴对的分离效率，从而提高了纸基PEC生物分析的灵敏度。所构建的传感平台展现出对PSA的超灵敏检测能力，具有宽线性范围和低检测限。
研究不足
该研究聚焦于模型分析物PSA，未探讨其对其他分析物的适用性。长期稳定性及实际场景中的应用也未深入讨论。
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基于极性载流子产生电场的超灵敏纸基光电化学传感平台
DOI：10.1021/acs.analchem.9b05611
期刊：Analytical Chemistry
出版年份：2020
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
电子-空穴对的高效分离对提升纸基光电化学（PEC）生物分析性能至关重要。本研究开发了一种简单而有效的策略，通过引入经典钙钛矿铁电材料BaTiO3（BTO）产生的极性载流子?。≒CC）来调控光生电子与空穴的有效分离。将该材料插入n型WO3纳米片与p型Cu2O之间（构成WO3纳米片/BTO/Cu2O结构），使光电极获得可持续的PCC电场作为驱动力，从而实现PEC生物分析中载流子定向分离（DSCC）策略。该持久PCC电场能分别吸引Cu2O的电子和WO3的空穴，调控载流子定向迁移，在高效电子-空穴对分离基础上增强PEC光电流，实现超灵敏定量检测。相较于WO3纳米片/Cu2O和纯WO3纳米片光电极，极化后的WO3纳米片/BTO/Cu2O光电极光电流密度分别提升1.7倍和10.9倍。得益于此，获得的高光电流密度显著提升了PEC生物分析灵敏度。最终实现对模型物前列腺特异性抗原（PSA）的超灵敏检测，线性范围达0.1 pg/mL-50 ng/mL，检测限低至0.036 pg/mL。本研究阐明了铁电材料诱导极化电场调控电荷分离的作用机制，为构建高性能纸基PEC生物分析提供了策略依据。
作者：
Chaomin Gao，Haihan Yu，Lina Zhang，Yuehan Zhao，Jingxuan Xie，Chuanjin Li，Kang Cui，Jinghua Yu
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