高灵敏度和快速响应是衡量商业传感器的标准。由于有机电化学晶体管(OECT)具有内在的信号放大、仿生能力和机械灵活性等优点,最近在构建各种传感器时越来越受欢迎。对应于峰值跨导(gm*)的栅极偏压(VG(gm*))通常被设定为基于OECT的传感器的工作点,以直观地最大化信号放大能力。在此,本文通过实验发现传感器的最敏感工作点并不与VG(gm*)重合,而是落在跨导曲线相交的小范围内(VG,i)。除了获得更高的灵敏度,使用VG,i作为工作点还可以消除在校准传感器性能时gm*和VG(gm*)随分析物浓度波动的影响。本文应用(聚(3,4-乙烯二氧噻吩):溴百里香酚蓝)修饰OECT的栅极构建刚性pH传感器,进行了pH传感。在pH2-pH8的线性范围内,灵敏度高达124mV·pH-1,几乎是能斯特极限的两倍,这比VG(gm*)获得的灵敏度高27%。本文还使用VG,i来模仿突触的调制神经元构建仿生的pH传感器。通过将仿生pH传感器的工作点设置在VG,i,同时用脉冲漏极偏压刺激OECT,突触装置在pH=7时同时呈现出8.75ms的快速响应时间的优点。该响应速度比恒电位模式的结果(62.73s)快三个数量级,而且pH传感器的能耗可以减少99.89%。 开发可穿戴传感器的需求日益增长,这种传感器可以在早期无创地检测慢性疾病的迹象,从而可能实现自我健康管理。其中,柔性和可拉伸的电化学pH传感器尤其重要。本文基于聚酰亚胺薄膜制备了柔性可穿戴pH传感器,pH传感性能和刚性相当,应用超灵敏和超快传感测试方法标定传感器,然后用标定好的传感器来测试复杂样品(人工汗液和胎牛血清),与商用传感器进行比较。获得了令人满意的回收范围,从104.14%到113.50%,相对标准偏差为2.52%到6.45%。 在生物神经系统中,离子通量主导着神经可塑性的调节。受这种生物学策略的启发,提出了有机电化学晶体管用于突触行为模拟。栅极功能化修饰后,在电介质层上添加pH缓冲溶液可以不同程度地调节源漏通道层的载流子密度。本文详细讨论了pH依赖的突触反应,如抑制性突触后电流(IPSC)和成对脉冲抑制(PPD)。总的来说,本文的实验结果提出了一个有趣的新概念,即突触器件的神经形态生物感应应用。