【摘要】：叉指陣列微電極因其結構簡單容易量產，尺寸小響應靈敏，且在檢測中能快速建立穩定信號而被廣泛應用于各類傳感器中。但是基于叉指電極的傳感器在靈敏度、選擇性等重要的性能方面仍有待提高。本文通過分析叉指電極的等效電路，優化其結構的設計，并引入脈沖電化學沉積優化制備工藝，提高其靈敏度；并且針對被測物特點進行前處理，對叉指電極完成特定修飾提高其選擇性，實現了對不同被測物的高精度可重復性檢測。主要開展的工作和成果如下:

(1)本文從分析叉指電極的等效電路入手，對叉指電極的結構進行了優化設計，增強了電極的信號靈敏度。將對錳離子的標準溶液檢測限降低到了1 nmol L~(-1)，且電極可重復清洗使用100次以上，為叉指電極傳感器進行檢測建立了基礎。

(2)利用優化設計后的叉指電極對沙門菌進行檢測。首先使用磁珠富集分離的手段提取出加標于牛奶中的鼠傷寒沙門氏菌，轉化為錳離子濃度，進而用叉指電極傳感器進行檢測，完成沙門菌的特異性檢測。檢測限為2.0 CFU m L~(-1)，大大提升檢測精度的同時，將檢測時間縮短到45分鐘。

(3)通過碳納米管和有機聚合物修飾的方法制作出基于叉指電極的場效應晶體管傳感器(FET-sensor)，提高了叉指電極的靈敏度及選擇性。引入高介電常數材料氧化鉿作為增敏層，在降低器件自身阻抗的同時增強了電子輸運性能，提高了傳感器的靈敏度。前者對銅離子的檢測限為20 nmol L~(-1)，而增加氧化鉿增敏層的器件對銅離子的檢測限低至200 pmol L~(-1)，性能提升了100倍。

(4)利用脈沖電化學沉積技術優化叉指電極的制備工藝，通過控制脈沖電化學沉積的條件分別制備出單晶、多晶金電極。通過實驗發現單晶金電極的阻抗在特征頻率處僅為傳統方法制作電極的68%，而多晶金電極粗糙的表面偶聯氯霉素抗體的能力最高可為單晶金的6倍以上。此方法為制備出性能優異的叉指電極提供了理論基礎及實驗依據。