本發(fā)明涉及石墨烯復合材料領域，具體涉及一種石墨烯/dna有序自組裝結構及其制備方法。

背景技術：

石墨烯具有二維晶格結構，平面中的碳原子以sp2雜化軌道相連組成六邊形晶格結構。由于其獨特的物理性質(zhì)，石墨烯被認為在靈敏電學檢測化學或生物分子方面有巨大前景。

在探索基于石墨烯的靈敏檢測器之前，首先要找到切實可行的、能夠?qū)κ┍砻孢M行功能化的改性方法。有報道（mohanty,n.;berry,v.nanolett.2008,8,4469–4476.）將胺基結尾的單鏈dna通過共價鍵結合到石墨烯氧化物上。但其選用的不是石墨烯，而是石墨烯氧化物，且其未能實現(xiàn)表面dna的有序組裝。另外，有報道（graphene-dnahybrids:self-assemblyandelectrochemicaldetectionperformance）將dna跟石墨烯混合以制備石墨烯水溶液。其利用dna和石墨烯之間強的相互作用，使能溶于水的dna幫助石墨烯溶解在水中。而如何實現(xiàn)dna等生物分子在石墨烯表面的有序組裝，迄今未有報道。

本領域需要開發(fā)一種能夠在石墨烯表面有序組裝生物分子的方法，不僅使石墨烯片層的完整性不被破壞，也可以在石墨烯表面有序組裝生物分子。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，以石墨烯為載體，提供一種通用性強、功能化的石墨烯/dna有序自組裝結構，以代替現(xiàn)有技術中剛性襯底上的常規(guī)自組裝結構，有效地擴展了dna有序自組裝結構在生化檢測、科學研究等等諸多領域的應用。

首先，本發(fā)明提供了一種石墨烯/dna有序自組裝結構的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

（1）將負載有石墨烯的硅片用聚谷氨酸或聚丙烯酸溶液浸泡一定時間，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干；

（2）用溶解有1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的溶劑為0.01m-0.1m的pbs緩沖液的單鏈dna溶液浸泡，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干，即在石墨烯表面形成dna有序自組裝結構。

具體地，所述負載有石墨烯的硅片采用微機械力剝離法將石墨烯剝離到硅片上。

為除去表面殘留，所述負載有石墨烯的硅片在350℃-600℃真空度為1.0×10^-6pa-1.0×10^-4pa下進行真空退火2-5h，以除去硅片上殘留的殘膠。

所采用的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為0.01m-0.1m。聚谷氨酸或聚丙烯酸溶液重均分子量為20000-50000、濃度為0.1mg/ml-2mg/ml。

兼顧效率與穩(wěn)定性，步驟(1)中浸泡時間為0.5h-2h。步驟（2）中浸泡時間為6h-24h。

具體的，所述單鏈dna序列為aaaaattttt。當然不限于該具體的dna，現(xiàn)有技術中所涉及的能夠有序自組裝的dna序列均可依照本發(fā)明的設計思路在石墨烯表面進行自組裝。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術具有如下技術優(yōu)勢：

（1）創(chuàng)造性的引入了石墨烯作為dna自組裝的基底，不同于以往的硅、二氧化硅、云母、石英等等硬質(zhì)材料，石墨烯以其獨特的單層結構，實現(xiàn)了柔性基底的效果；

（2）將石墨烯作為基底能夠有效地將石墨烯的優(yōu)異的物理性質(zhì)結合到dna有序自組裝結構中，從而實現(xiàn)對石墨烯物理性質(zhì)的調(diào)控，尤其是石墨烯中電子輸運性能的影響，其技術效果和應用前景是超乎想象的。

（3）作為一種通用的制備方法，本申請應用廣泛，尤其是現(xiàn)有的功能化的dna序列，將其固定、有序化對其進行科學研究、實際應用都有廣泛的意義和前景。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步解釋，但本發(fā)明的保護范圍不受實施例任何形式上的限制。

實施例1

1.用機械剝離法在硅片上制備石墨烯，然后將負載有石墨烯的硅片在350℃，真空度為1.0×10^-6pa下進行真空退火2h。

2.將負載有石墨烯的硅片用重均分子量為20000、濃度為0.1mg/ml的聚谷氨酸浸泡2h，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。

3.用溶解有1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的，濃度為0.04mg/ml的溶劑為0.01m的pbs緩沖液的單鏈dna溶液浸泡8h，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。實驗中所用dna的序列為aaaaattttt，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為0.01m。

實施例2

1.用機械剝離法在硅片上制備石墨烯，然后將負載有石墨烯的硅片在450℃，真空度為1.0×10^-4pa下進行真空退火5h。

2.將負載有石墨烯的硅片用重均分子量為40000、濃度為0.5mg/ml的聚谷氨酸浸泡1h，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。

3.用溶解有1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的，濃度為0.08mg/ml的溶劑為0.05m的pbs緩沖液的單鏈dna溶液浸泡6h，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。實驗中所用dna的序列為aaaaattttt，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為0.04m。

實施例3

1.用機械剝離法在硅片上制備石墨烯，然后將負載有石墨烯的硅片在500℃，真空度為1.0×10^-6pa下進行真空退火2h。

2.將負載有石墨烯的硅片用重均分子量為30000、濃度為1.5mg/ml的聚丙烯酸浸泡0.8h，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。

3.用溶解有1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的，濃度為0.06mg/ml的溶劑為0.04m的pbs緩沖液的單鏈dna溶液浸泡，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。實驗中所用dna的序列為aaaaattttt，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為0.05m。

實施例4

1.用機械剝離法在硅片上制備石墨烯，然后將負載有石墨烯的硅片在600℃，真空度為1.0×10^-5pa下進行真空退火3h。

2.將負載有石墨烯的硅片用重均分子量為40000、濃度為1.2mg/ml的聚丙烯酸浸泡1.5h，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。

3.用溶解有1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的，濃度為0.1mg/ml的溶劑為0.1m的pbs緩沖液的單鏈dna溶液浸泡，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。實驗中所用dna的序列為aaaaattttt，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為0.1m。

實施例5

1.用機械剝離法在硅片上制備石墨烯，然后將負載有石墨烯的硅片在550℃，真空度為1.0×10^-5pa下進行真空退火4h。

2.將負載有石墨烯的硅片用重均分子量為30000、濃度為1.5mg/ml的聚丙烯酸浸泡2h，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。

3.用溶解有1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的，濃度為0.2mg/ml的溶劑為0.1m的pbs緩沖液的單鏈dna溶液浸泡，然后分別用去離子水、無水乙醇洗凈，然后用氮氣吹干。實驗中所用dna的序列為aaaaattttt，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽的濃度為0.05m。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。