【儀表網 研發快訊】近日，東南大學集成電路學院孫立濤教授團隊在原子制造領域取得重要突破，通過精準調控單原子間距，成功開發出一種新型傳感器，其痕量尿酸(UA)檢測靈敏度較傳統技術提升近兩個數量級。相關研究成果以“Three-Electron Uric Acid Oxidation via Interdistance-Dependent Switching Pathways in Correlated Single-Atom Catalysts for Boosting Sensing Signals”(精準調控單原子催化劑間距實現尿酸三電子轉移增強傳感信號)為題發表在國際期刊“Angewandte Chemie International Edition”(《德國應用化學》)上，并被選為非常重要論文(Very Important Paper)和內封底論文(Inside Back Cover)。
 

 

　　痛風等代謝疾病的早期篩查依賴于痕量尿酸的精準檢測，但傳統傳感器因靈敏度低、響應速度慢，難以滿足快速分析需求。單原子催化劑憑借近100%的原子利用率和獨特的電子結構在電化學傳感領域展現出巨大潛力。然而，傳統單原子催化劑因催化原子隨機分布，導致活性位點孤立、電子轉移效率低、催化反應遲緩，在痕量尿酸檢測中存在“測不準、測不快”的瓶頸。針對這一難題，孫立濤團隊提出創新策略：利用分子鑷子固定兩顆催化原子的間距，通過精確調控雙核中釕單原子的間距，促使相鄰釕原子間形成協同催化效果，實現了檢測靈敏度兩個數量級的提升。實驗表明，當原子間距縮短至6.2埃時，雙核釕單原子催化劑觸發尿酸的三電子氧化反應(傳統為兩電子)，大幅降低反應能壘，顯著提升信號強度，突破了痕量檢測的技術壁壘。團隊進一步將這一技術集成至柔性可穿戴傳感器，用戶佩戴后可通過藍牙將汗液中尿酸數據實時同步至手機端，動態追蹤代謝狀態。該技術可拓展至血糖、乳酸等多種生物標志物的精準監測，推動慢性病早期預警和個性化醫療發展。
 

　　東南大學博士生江博文為論文的第一作者，東南大學尹奎波教授和孫立濤教授為共同通訊作者，東南大學為唯一通訊單位。該研究得到了國家重點研發計劃項目，國家自然科學基金面上項目和江蘇省研究生科研創新計劃等的資助。