中文摘要：

由于石墨烯具有各种卓越性质，诸如高比表面积、高导电性、高机械强度和热性能等，有望被用作超硬材料、超速电缆线或超速计算机电子元件。然而，石墨烯表面不存在功能基团以及在溶剂中溶解性差等缺点，限制了它在生物传感器领域中的应用。同时，由于生物分子在单层石墨烯薄膜上的固定量有限，导致定量检测困难。本课题采用等离子体增强气相沉积技术制备单层石墨烯薄膜，通过改变等离子体条件，对石墨烯薄膜进行在位表面功能化改性，使之形成功能化石墨烯单层膜或石墨烯/聚合物复合材料薄膜。在对各类功能化石墨烯自组装薄膜的基本性质进行详细研究的基础上，采用不同的生物分子固定路线，进一步探明蛋白质、DNA和核酸适体在不同功能化石墨烯自组装薄膜上的固定行为和机理，为石墨烯功能薄膜作为高敏感度的生物芯片材料提供一定的实验基础和理论指导。

结论摘要：

由于石墨烯具有各种优良性质，诸如高比表面积、高导电性、高机械强度和热性能等，有望被用作超硬材料、超速电缆线或超速计算机电子元件。由于石墨烯表面不存在功能基团，易于团聚，同时在溶剂中溶解性也差，使它在生物传感器领域中的应用受到限制。此外，生物分子在石墨烯薄膜上的固定量有限，难以进行定量检测。本课题采用分子自组装方法和等离子体增强气相沉积技术，对石墨烯薄膜进行化学改性，合成出功能化石墨烯敏感膜。在对各类功能化石墨烯自组装薄膜的化学结构和组成、表面形貌和电化学性能等详细研究的基础上，对生物分子在不同功能化石墨烯自组装薄膜和石墨烯/聚合物复合材料薄膜上的固定行为和机理进行考察。此外，将所构筑的DNA传感器应用在靶向DNA、目标蛋白质和重金属离子的检测上。采用自组装法和等离子体法所构建出的氨基功能化石墨烯DNA传感器对靶向DNA的最低检测限分别为0.8 和1.84 nM；所构筑的核酸适体传感器对目标蛋白质的检测底限达 0.18 nM；同时课题拓展了石墨烯/等离子体聚合物复合材料在重金属离子检测方面的研究，对重金属汞离子的最低检测限可达0.017 nM。本课题研究为石墨烯功能薄膜作为高敏感度的生物芯片材料提供一定的实验基础。