基于石墨烯的生物传感器令人相当兴奋。特别是，该材料独特的结构和电子特性为快速、可靠的DNA/RNA传感和测序提供了巨大的潜力。
迄今为止，由于缺乏对石墨烯-核碱基相互作用和测量分子指纹的起源的基本了解，这种潜力已经得到了验证。
最近的一项研究定义了DNA/RNA碱基吸附在石墨烯上的关键相互作用，并确定了当前基于石墨烯的生物传感的具体改进，以提高灵敏度。
莫纳什大学材料科学与工程系Nikhil Medhekar的研究团队
这项研究由莫纳什大学的尹岳峰和FLEET首席研究员领导Nikhil Medhekar与捷克物理研究所(捷克共和国科学院)的Jiri Cervenka合作，系统研究了石墨烯上DNA/RNA碱基的表面覆盖和吸附几何对电子结构的作用。
研究人员研究了石墨烯上核酸碱基的电子结构作为分子取向和表面覆盖的函数，发现核碱基在石墨烯上的吸附行为是由石墨烯-分子和分子间相互作用之间的微妙平衡决定的，其中所产生的吸附几何形状和系统的能量学通常由与周围分子的相互作用决定。导致在高分子密度下石墨烯上的碱基倾斜。
由于核碱基具有很强的面内偶极矩，其倾斜导致整个石墨烯-核碱基系统的电子结构发生显著变化。
该研究探索了通过调整表面覆盖和修改(最大化)分子偶极子来增强吸附在石墨烯上的碱基电子指纹的可能性。
平面内偶极矩在改变石墨烯电子结构中起主导作用的发现，为改进DNA/RNA检测提供了新的策略，使用垂直排列的碱基吸附在石墨烯上。
这些结果为石墨烯基碱基传感和测序方法中分子指纹的识别提供了重要的基础知识。
该结果为石墨烯上DNA/RNA碱基的界面相互作用和分子特异性特征提供了新的理解，并为改进现有电化学传感器件的设计提供了具体的机会。这对基于石墨烯的生物传感器和从医学到法医到技术领域的最终用户具有令人兴奋的潜力。
这项工作得到了ARC发现项目以及FLEET、莫纳什校园集群、国家计算机研究所和Pawsey超级计算设施的支持。这项研究发表在《物理化学快报2017年6月。