生物分子的電學(xué)檢測是生物檢測技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。生物分子的導電性對如何通過(guò)電子學(xué)信號來(lái)反映生物分子的構型與功能至關(guān)重要，而生物分子固有的結構熱運動(dòng)產(chǎn)生的噪聲會(huì )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(lèi)噪聲的主要來(lái)源。

　　一種合適的導電固體材料會(huì )對生物分子具有特殊的吸附作用，一方面可以通過(guò)這種吸附作用降低生物分子結構的熱運動(dòng)，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(xué)院上海應用物理研究所物理生物學(xué)實(shí)驗室的方海平課題組與樊春海課題組合作，通過(guò)理論計算發(fā)現，把單層石墨烯放在金(111)表面形成的復合結構，可以穩定吸附DNA分子，進(jìn)而通過(guò)石英晶體微天平(QCM)技術(shù)在實(shí)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(lǐng)域有著(zhù)廣闊應用前景。相關(guān)研究結果作為內封面文章發(fā)表于《化學(xué)物理化學(xué)》[ChemPhysChem 11, 585-589 (2010)]。

　　此前，該實(shí)驗室通過(guò)理論與實(shí)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(zhù)降低STM測量中DNA螺旋結構帶來(lái)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(shù)對DNA進(jìn)行掃描，能夠清晰的分辨出DNA中的四種不同類(lèi)型的堿基。此研究成果在生物納米術(shù)領(lǐng)域有著(zhù)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(xué)的研究人員合作完成，得到了中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委、國家科技部、國家衛生部和上海市人民政府（通過(guò)上海超級計算中心）的共同資助。