[发明专利]一种基于摩擦纳米发电机的分子传感器

权利要求书

1.一种基于摩擦纳米发电机的分子传感器，其特征在于包括：

第一导电元件，

第一导电元件下表面接触放置的第一摩擦层，

第二导电元件，

第二导电元件上表面接触放置的第二摩擦层，

与第二摩擦层上表面结合的修饰层，

以及，弹性连接件；

其中，所述弹性连接件用于使所述第一摩擦层下表面与所述第二摩擦层及修饰层上表面面对面并保持一定间距；

所述第一摩擦层下表面与所述第二摩擦层及所述修饰层上表面能够在外力的作用下至少部分接触并在外力撤销时通过所述弹性连接件的作用而恢复原有间距，同时通过所述第一导电元件和所述第二导电元件向外输出电信号；

并且，所述电信号能够在所述修饰层与待探测目标物质结合后发生改变。

2.如权利要求1所述的分子传感器，其特征在于，所述修饰层材料和/或第二摩擦层上表面材料与待探测目标物质之间存在摩擦电极序差异。

3.如权利要求1或2所述的分子传感器，其特征在于，在所述待探测目标物质与所述修饰层结合后，所述修饰层和/或第二摩擦层上表面与所述第一摩擦层下表面的接触面积变小，缩小的面积占原接触面积的百分比为0.01%-99.99%。

4.如权利要求1-3任一项所述的分子传感器，其特征在于，所述修饰层能够与待探测目标物质发生高选择性的相互作用。

5.如权利要求1-4任一项所述的分子传感器，其特征在于，所述修饰层为功能化的分子或基团。

6.如权利要求5所述的分子传感器，其特征在于，所述功能化的分子或基团选自羧基，氨基，脱氧核糖核酸，核酸适体，蛋白质或高分子聚合物。

7.如权利要求1-6任一项所述的分子传感器，其特征在于，所述修饰层通过化学键连或物理吸附与第二摩擦层上表面结合。

8.如权利要求1-7任一项所述的分子传感器，其特征在于，在与所述第一摩擦层下表面摩擦的过程中，所述修饰层与所述第二摩擦层上表面具有相同的得失电子倾向。

9.如权利要求1-8任一项所述的分子传感器，其特征在于，所述第一摩擦层下表面和第二摩擦层上表面的材料之间存在摩擦电极序差异。

10.如权利要求1-9任一项所述的分子传感器，其特征在于，所述第一摩擦层的下表面材料和/或所述第二摩擦层的上表面材料为绝缘材料或半导体材料。

11.如权利要求10所述的分子传感器，其特征在于，所述绝缘材料选自苯胺甲醛树脂、聚甲醛、乙基纤维素、聚酰胺尼龙11、聚酰胺尼龙66、羊毛及其织物、蚕丝及其织物、纸、聚乙二醇丁二酸酯、纤维素、纤维素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、再生纤维素海绵、棉及其织物、聚氨酯弹性体、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木头、硬橡胶、醋酸酯、人造纤维、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚异丁烯、聚氨酯弹性海绵、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇缩丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡胶、天然橡胶、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚双酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚（2,6-二甲基聚亚苯基氧化物）、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯和派瑞林。

12.如权利要求10所述的分子传感器，其特征在于，所述半导体材料选自硅、锗、第Ⅲ和第Ⅴ族化合物、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物、由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体、非晶态的玻璃半导体和有机半导体。

13.如权利要求12所述的分子传感器，其特征在于，所述第Ⅲ和第Ⅴ族化合物选自砷化镓和磷化镓；所述第Ⅱ和第Ⅵ族化合物选自硫化镉和硫化锌；所述由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体选自镓铝砷和镓砷磷。

14.如权利要求1-9任一项所述的分子传感器，其特征在于，所述第一摩擦层下表面材料和/或所述第二摩擦层上表面材料为非导电氧化物、半导体氧化物或复杂氧化物，包括氧化硅、氧化铝，氧化锰、氧化铬、氧化铁、氧化钛、氧化铜、氧化锌、BiO₂和Y₂O₃。