中文摘要：

新一代二维纳米材料单层石墨的功能化及其应用的研究是具有挑战性的课题。本课题将在制备具有高迁移率的单层石墨场效应管的基础上，通过含π电子的化合物分子在单层石墨表面的非共价吸附，实现纳米结构表面物理修饰。通过跟踪分析单层石墨场效应管的电学性质，获得吸附过程中的电子转移信息和对器件性能的影响，使我们能够深入了解单层石墨的物理化学性质。在此基础上，进一步通过生物受体分子的固定，将单层石墨场效应管功能化。以检测溶液中单链DNA为例，通过跟踪单层石墨电导率的变化对生物分子进行即时地定性及定量测量，寻找器件最佳工作区间。这项研究将为二维纳米结构在生物医学检测中的应用提供实验基础。

结论摘要：

新一代二维纳米材料单层石墨的功能化及其应用的研究是具有挑战性的课题。本课题在制备具有高迁移率的单层石墨场效应管的基础上，通过发展原位刻蚀、真空退火，氯仿清洗等方法降低基底、表面残胶等对器件的散射和掺杂，提高纳米器件的电学性能和可靠性。通过长链有机分子、生物分子(DNA等）在单层石墨表面的非共价吸附，实现了对单层石墨纳米结构的表面物理修饰和功能化；并通过跟踪分析单层石墨场效应管的电学性质，获得分子吸附过程中的电子转移信息和对器件性能的影响，使我们能够深入了解单层石墨的物理化学性质。进一步，以功能化的纳米器件作为传感器，实现了对pH值、水中Hg2+、生物分子以及细胞电生理信号的高灵敏检测。这项研究将为二维纳米结构在化学、生物医学检测中的应用提供实验基础。