用于生物化學(xué)檢測的微懸臂梁傳感器
微懸臂梁是微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）中最流行的小型化結(jié)構(gòu)之一。基于微懸臂的傳感器是生化檢測的理想選擇，其具有高靈敏度、高通量和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。微懸臂生化傳感器已經(jīng)被探索和研究了近三十年，但在實(shí)際應(yīng)用中仍有一些問題亟需解決。對于工作在靜態(tài)模式的傳感器，懸臂的靈敏度與楊氏模塊成反比。因此，近些年基于聚合物低楊氏模量材料的微懸臂梁引起了更多的關(guān)注。對于動態(tài)模式，懸臂的靈敏度與質(zhì)量成正比，與品質(zhì)因子和諧振頻率成反比，微懸臂的高信噪比可通過提高品質(zhì)因子和頻率實(shí)現(xiàn)。此外，空間位阻效應(yīng)導(dǎo)致微懸臂傳感器的分子捕獲效率低，大大降低了信噪比。因此，需要放大技術(shù)來提高懸臂式傳感器的檢測靈敏度。同時，微懸臂傳感器仍有許多復(fù)雜的問題和潛在的應(yīng)用潛能，如傳感器的噪音還沒有得到優(yōu)化；隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，與人工智能技術(shù)的結(jié)合也是必不可少。
近日，天津工業(yè)大學(xué)王晶晶課題組討論了微懸臂生化傳感器及其在氣態(tài)和液態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用。分析了微懸臂生化傳感器具有靈敏度高、反應(yīng)快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但必須通過信號放大技術(shù)增強(qiáng)抗干擾能力，以實(shí)現(xiàn)懸臂傳感器的抗噪。并且指出了人工智能（AI）和微懸臂傳感器的結(jié)合將為傳感器探索更多的潛在應(yīng)用。
人工智能與MEMS傳感器結(jié)合，為自動化、智能工業(yè)制造、醫(yī)療設(shè)備和生命科學(xué)帶來了新的機(jī)遇。隨著5G信息產(chǎn)業(yè)和人機(jī)界面技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能正被更多地應(yīng)用于人機(jī)交互和互聯(lián)互通。這種具有未來傳感器特性的互動系統(tǒng)在各種場景下都有許多潛在的應(yīng)用，包括運(yùn)動訓(xùn)練模擬、醫(yī)療康復(fù)，甚至是娛樂領(lǐng)域。
該文章以題為“Microcantilever Sensors for Biochemical Detection”發(fā)表在Journal of Semiconductors上。
圖1. 懸臂陣列的圖示和懸臂的放大圖。
文章信息：
Microcantilever sensors for biochemical detection
Jingjing Wang, Baozheng Xu, Yinfang Zhu, Junyuan Zhao
J. Semicond. 2023, 44(2): 023105 doi: 10.1088/1674-4926/44/2/023105
Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/44/2/023105
來源：半導(dǎo)體學(xué)報
