成果简介
过渡金属硫化物因其卓越的光学和电学特性，在光电化学（PEC）传感器领域备受关注。然而，其固有的紫外-可见光吸附性和电子供体消耗严重阻碍了其无刺激性和原位表皮 PEC 应用。本文，湖北大学叶晓雪 副教授团队在《Adv. Funct. Mater》期刊发表名为“NIR-Excitable POM-Encapsulated Yb-Bi2S3 Decorated Graphene for Wearable Photoelectrochemical Sensing”的论文，研究采用水热法合成了一种近红外波长为 808 纳米的光激发异质结–磷钼酸封装的掺镱硫化铋（Yb-Bi2S3/PMA），用于自给自足的电子供体型 PEC 传感。
此外，Yb-Bi2S3/PMA 异质结被装饰在柔性集成激光诱导石墨烯电极阵列上，为后续的可穿戴 PEC 传感提供了超快的电荷载流子转移能力和强大的机械耐久性（300 次弯曲循环）。作为展示，基于适配体分子识别的汗液痕量神经肽 Y（NPY，一种压力或抑郁生物标志物）可穿戴 PEC 传感器具有超低检测限（0.39 fM）和良好的抗干扰能力。此外，将可穿戴 PEC 准传感器与信号处理和无线通信相结合，有助于在各种真实场景（进食行为、生理压力和昼夜节律）中对汗液痕量 NPY 动态进行无刺激的现场分析。更广泛地说，这项研究为具备自给自足电子供体能力的可激发近红外半导体奠定了基础，从而为超灵敏可穿戴 PEC 传感应用挖掘了潜力。
图文导读
图1、使用基于近红外激发和自给自足的电子供体W-PECA系统对汗液痕量NPY动力学进行智能分析
图2、LIG基光电极材料的表征。
图3、LIG基光电极材料的光吸收性能。
图4.W-PECA的传感和生物安全测试
图5、W-PECA的柔韧性和机械稳定性
图6、使用智能W-PECA系统研究不同场景下的汗液NPY动态。
小结
综上所述，我们通过水热法合成了一种高性能光电电极材料Yb-Bi2S3/PMA，其中掺杂 Yb 和封装 PMA 的过程可高效吸收近红外波长 808 nm 的光，并提供自给自足的电子供体。此外，Yb-Bi2S3/PMA 复合材料被装饰在基于 LIG 的柔性集成电极阵列上，为后续可穿戴式 PEC 传感提供了超快的电荷载流子传输能力和强大的机械耐久性（300 次弯曲循环）。此外，基于LIG-Yb-Bi2S3/PMA 的光电电极与适配体识别技术相结合构建的 W-PECA 系统具有超低检测限（0.39 fM）、宽校准范围（1 fM-100 pM）和良好的抗干扰能力。智能 W-PECA 系统中无缝集成了信号处理和无线通信系统，可在各种日常活动中对汗液中的痕量 NPY 动态进行无刺激的原位分析，这与标准加标实验的结果一致。更重要的是，这项工作为配备自给自足电子供体功能的近红外可激发半导体和基于超灵敏 PEC 的可穿戴传感器在个性化医疗和健康保护领域的应用提供了开创性的战略。
文献：https://doi.org/10.1002/adfm.202315917
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
