项目名称：BNI融合的微纳传感器及其系统基础研究首席科学家：王跃林中国科学院上海微系统与信息技术研究所起止年限：2006.1至2010.12依托部门：中国科学院上海市科委一、研究内容1、拟解决的关键科学问题本项目的核心是超微量快速检测微纳传感器。对传感器来说，目前存在的主要问题是灵敏度和选择性等特性不能满足超微量快速检测的要求，采用传统的方法已很难达到超微量快速检测的水平。当传感器进入纳米尺度后，利用相应的纳米尺度效应可以大幅度提高传感器的灵敏度，从而为实现传感器的超微量快速检测开辟一条新的思路。为了提高微纳传感器的灵敏度和选择性，要解决的关键科学问题主要包括：纳米尺度效应及模型、生化特异性反应能量通过界面效应转换为微纳表征能量的机制、微纳制造原理与方法和纳米尺度下的特性表征，其相互之间的关系如下面的框图所示。纳米尺度效应及模型：当材料的尺度到了纳米尺度后，会产生明显的尺度效应。如硅材料在纳米尺度下其热传导、杨氏模量和压阻系数等特性不仅与材料的尺度有关，而且热传导系数变小有利于检测生化特异性反应产生的热量，杨氏模量变小则有利于在同样的应力条件下获得大的位移，压阻系数变大将可以大大提高压阻式传感器的灵敏度。因此，通过搞清材料的纳米尺度效应及模型，就可以将这些效应及模型用于微纳传感器的研究，从而大幅度提高传感器的灵敏度，研制出超微量快速检测微纳传感器。而且，这些效应及模型是材料的基本特性，其他微纳器件的研究也需要搞清这些问题，如纳电子器件的散热就与热传导纳米尺度效应密切相关。因此，这一科学问题的解决，对其他微纳器件的研究也有十分重要的意义。生化特异性反应能量通过界面效应转换为微纳表征能量的机制：由于要检测的外界信息很多不是物理量，因此如何将需要检测的外界信息转换为微纳敏感结构可以检测的物理量是很关键的科学问题。利用生化特异性反应可以将要检测的生物量或化学量转换成微纳敏感结构可以检测的物理量。由于生化特异纳米尺度效应界面效应微纳传感器微纳传感器特性表征微纳制造性反应具有高度选择性的特点，因此利用这一特点可以大幅度提高微纳传感器的选择性。但是，生化特异性反应是如何与微纳敏感结构作用的以及反应能量是如何通过相关的界面效应实现转换的，目前还不是很清楚，搞清这些转换机制对超微量快速检测微纳传感器的研究是十分重要的。微纳制造原理与方法：对于微纳传感器来说制造是基础，没有制造手段做保障就无法研制出...
