本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于可控地用電荷載流子填充溝道的裝置和方法。

背景技術(shù)：

一些電子裝置被配置為可控地用電荷載流子填充溝道。然后測量溝道的導(dǎo)電性的后續(xù)變化。

例如，這種電子裝置可以用于光電檢測器。

期望使用一種裝置來檢測例如有機(jī)或無機(jī)化合物的物理分析物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的各種但并非全部的實(shí)施例，提供了一種裝置，其包括：被配置為傳導(dǎo)電荷載流子的溝道；以及被配置為生成用于填充該溝道的電荷載流子的電荷載流子生成器，其中，電荷載流子生成器被配置用于共振能量轉(zhuǎn)移。

根據(jù)本發(fā)明的各種但并非全部的實(shí)施例，提供了一種方法，其包括：通過由用電荷載流子填充溝道的電荷載流子生成器修改共振能量轉(zhuǎn)移來修改溝道中多數(shù)電荷載流子的數(shù)量。

根據(jù)本發(fā)明的各種但并非全部的實(shí)施例，提供了如所附權(quán)利要求所要求保護(hù)的示例。

附圖說明

為了更好地理解對于理解簡要描述有用的各種示例，現(xiàn)僅以示例的方式參考附圖，在附圖中：

圖1示出了方法的示例；

圖2示出了包括溝道和電荷載流子生成器的裝置的示例；

圖3a和3b示出了當(dāng)電荷載流子生成器處于第一配置時(shí)的裝置的操作；

圖4示出了當(dāng)電荷載流子生成器處于與第一配置不同的第二配置時(shí)的裝置的操作；

圖5示出了包括溝道和被配置用于共振能量轉(zhuǎn)移(ret)的電荷載流子生成器的裝置的示例；

圖6a和6b示出了電荷載流子生成器在第一配置(圖6a)和第二配置(圖6b)中的官能化量子點(diǎn)的示例；

圖7a和7b示出了電荷載流子生成器在第一配置(圖7a)和第二配置(圖7b)中的官能化量子點(diǎn)的示例；

圖8a和8b示出了將例如在圖6a和圖6b中所示的官能化量子點(diǎn)應(yīng)用于如圖5中所示的裝置；

圖9a和9b示出了將例如在圖7a和7b中所示的官能化量子點(diǎn)應(yīng)用于如圖5中所示的裝置；

圖10示出了方法的示例。

具體實(shí)施方式

以下描述描述了其中作為修改共振能量轉(zhuǎn)移(ret)的結(jié)果修改溝道4的導(dǎo)電性的示例?？刂茰系?的導(dǎo)電性的過程可以通過修改共振能量轉(zhuǎn)移來中斷，例如，通過接通共振能量轉(zhuǎn)移或者通過關(guān)斷共振能量轉(zhuǎn)移。共振能量轉(zhuǎn)移是一種過程，通過該過程，能量在非常接近并具有與ret受體結(jié)構(gòu)部分的吸收光譜重疊的ret供體結(jié)構(gòu)部分的發(fā)射光譜的結(jié)構(gòu)部分(moiety)之間轉(zhuǎn)移。因此，共振能量轉(zhuǎn)移可以通過控制這種結(jié)構(gòu)部分的添加或去除來控制。

本發(fā)明還可應(yīng)用于用于分析物的存在的檢測器。分析物可以例如是用作ret供體或ret受體的結(jié)構(gòu)部分，或者被標(biāo)記為用作ret供體或ret受體的結(jié)構(gòu)部分?？商娲兀治鑫锟梢允菃⒂胷et或禁用ret或以其它方式影響ret的功效的結(jié)構(gòu)部分。這種檢測器是特別有利的，因?yàn)榉治鑫锏拇嬖谀軌蚪?jīng)由溝道4的導(dǎo)電性的變化來檢測，這種變化可直接檢測、較少受干擾并具有高的信噪比。

圖1示出了方法100的示例。該方法包括：在框102處，通過由用電荷載流子6填充溝道4的電荷載流子生成器2修改共振能量轉(zhuǎn)移(ret)來修改溝道4中電荷載流子6的數(shù)量。

圖2示出了包括溝道4和電荷載流子生成器2的裝置10的示例。溝道4被配置為傳導(dǎo)電荷載流子6，并且電荷載流子生成器2被配置為生成用于填充溝道4的電荷載流子6。此外，電荷載流子生成器2被配置用于共振能量轉(zhuǎn)移(ret)。

在圖3a、3b和圖4中示出了裝置10的操作的示例。圖3a和3b示出了當(dāng)電荷載流子生成器2處于第一配置時(shí)的裝置10的操作，圖4示出了當(dāng)電荷載流子生成器2處于與第一配置不同的第二配置時(shí)的裝置10的操作。

參考圖3a，激活12對電荷載流子6的產(chǎn)生(電荷載流子對的產(chǎn)生)提供激勵(lì)。在該示例中，電荷載流子6是電子(e)和空穴(h)。例如，激活12可以導(dǎo)致電子在電荷載流子生成器2內(nèi)從較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)。

如圖3b所示，電荷載流子6可以移動(dòng)穿過電荷載流子生成器2和溝道4之間的邊界。該移動(dòng)修改了溝道4中電荷載流子的數(shù)量密度，并修改了溝道4的導(dǎo)電性。在所示的示例中，電子6保留在電荷載流子生成器2內(nèi)，空穴6跨越邊界移動(dòng)到溝道4。所保留的電荷載流子門控溝道4，靜電地改變溝道4的導(dǎo)電性。該門控效應(yīng)可以由于所保留的電荷載流子的穩(wěn)定性而持續(xù)一段時(shí)間。

因此，應(yīng)當(dāng)理解，在第一配置中，電荷載流子生成器2響應(yīng)激活12以生成修改溝道4的導(dǎo)電性的電荷載流子6。

作為示例，電荷載流子生成器2和溝道4之間的能帶偏移產(chǎn)生局部電場，該局部電場用于電離由激活12產(chǎn)生的激子。一個(gè)電荷載流子(在該示例中是空穴)被(電場)吸引到溝道4中，剩下互補(bǔ)載流子在電荷載流子生成器2中。剩余的互補(bǔ)電荷載流子門控溝道4，靜電地改變溝道4的導(dǎo)電性。這可以使電流能夠在源極和漏極之間流動(dòng)。

增益＝電荷載流子生成器2中保留的電荷的壽命/電荷載流子通過溝道的渡越時(shí)間。

因此，可以通過延長電荷載流子生成器2中保留的電荷的壽命以及通過增加將減少電荷載流子通過溝道的渡越時(shí)間的溝道的遷移率來增加增益。

圖4示出了在第二配置中，電荷載流子生成器2不響應(yīng)激活12以生成電荷載流子6。

在某些但并非全部的示例中，當(dāng)電荷載流子生成器2處于第一配置和第二配置中的一個(gè)配置時(shí)，共振能量轉(zhuǎn)移(ret)被啟用，并且當(dāng)電荷載流子生成器2處于第一配置和第二配置中的另一個(gè)配置時(shí)，共振能量轉(zhuǎn)移(ret)被禁用。

在某些但并非全部的示例中，ret可以提供發(fā)生電荷載流子生成的手段。ret由供體啟動(dòng)，這導(dǎo)致電荷載流子生成。除去供體禁止ret并禁止電荷載流子生成。生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)是該類型的ret的示例。

在某些但并非全部的示例中，ret可以提供電荷載流子生成的替代方案。ret通過添加受體來啟動(dòng)，這禁止電荷載流子生成。熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)是該類型ret的示例。

例如，在某些但并非全部的示例中，當(dāng)電荷載流子生成器2處于第一配置時(shí)(圖3a)，生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)可被啟用。從電荷載流子生成器2中去除生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)供體結(jié)構(gòu)部分將電荷載流子生成器2的配置從第一配置改變到第二配置(圖4)，并禁用生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)。在該示例中，生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)是發(fā)生電荷載流子生成的手段。激活12激活生物發(fā)光。

例如，在某些但并非全部的示例中，當(dāng)電荷載流子生成器2處于第一配置時(shí)(圖3a，3b)，熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)可被禁用。將熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)受體結(jié)構(gòu)部分添加到電荷載流子生成器2中將電荷載流子生成器2的配置從第一配置改變到第二配置(圖4)，并啟用熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)。在該示例中，熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)是電荷載流子生成的替代優(yōu)選方法。激活12可以是適于引起電荷載流子生成器2中電荷載流子6的光電生成的波長的光子。

應(yīng)當(dāng)理解，所生成的電荷載流子6包括第一電荷載流子6(例如，電子)和第二電荷載流子(例如，空穴)。電荷載流子生成器2被配置為捕獲第一電荷載流子(例如，電子)而不是第二電荷載流子(例如，空穴)。因此，第二電荷載流子(例如，空穴)填充溝道4。電荷載流子生成器2可具有與溝道4的功函數(shù)不匹配的功函數(shù)。

圖5示出了如前所述的裝置10的示例。它包括被配置為傳導(dǎo)電荷載流子6的溝道4和被配置為生成用于填充溝道4的電荷載流子6的電荷載流子生成器2，其中，電荷載流子生成器2被配置用于共振能量轉(zhuǎn)移(ret)。

在該示例中，溝道4由具有非常高的電荷載流子遷移率的材料來提供。該材料還可對場效應(yīng)敏感以生成高增益。合適的材料的示例是石墨烯。例如，單層或雙層的石墨烯20可以用作溝道4。在所示示例中，石墨烯20的層被支撐在介電基板21上。

用于溝道4的其它合適的材料包括例如碳材料，諸如石墨烯、還原性氧化石墨烯，諸如碳納米管(cnt)的碳納米結(jié)構(gòu)等。

溝道的期望特征是高的表面積對體積比以使得場效應(yīng)很高(溝道導(dǎo)電性可以容易地受影響)，高的電荷載流子遷移率以使得通過溝道的載流子渡越時(shí)間很小(光電導(dǎo)增益高)，以及低的電阻以使得噪聲特性很好。

在該示例中，電荷載流子生成器2由已經(jīng)被官能化以形成官能化量子點(diǎn)22的多個(gè)量子點(diǎn)24形成。官能化量子點(diǎn)22可以例如是官能化納米粒子。

然而，在其它示例中，電荷載流子生成器2可以是強(qiáng)烈吸收產(chǎn)生激子的光的結(jié)構(gòu)部分，該激子可以通過在電荷載流子生成器2和溝道4的邊界處形成的局部電場被離子化，以向溝道4提供電荷。剩余的電荷應(yīng)當(dāng)保留在該結(jié)構(gòu)部分上足夠長的時(shí)間，以便它門控許多互補(bǔ)電荷載流子通過該溝道的通路。這種結(jié)構(gòu)部分的示例可包括有機(jī)染料(釕絡(luò)合物)和諸如二硫化鉬(mos2)的二維(2d)材料。

量子點(diǎn)24可以是例如幾百或幾千個(gè)原子的團(tuán)簇。原子可以排列成二元化合物(例如，pbs、cdse、cdte、gaas、inas、aln、sic)或三元化合物(ingan、ingap、ingaas..)。

量子點(diǎn)24可以具有小于100nm的尺寸，在一些示例中可以具有小于50nm或20nm的尺寸。量子點(diǎn)24的維度(dimensions)可以被控制，以控制量子點(diǎn)24的量子化能級(jí)并微調(diào)量子點(diǎn)24的光吸收能量。

因此，量子點(diǎn)24根據(jù)其尺寸(量子限制)及其材料來吸收不同波長的光。

在圖5的示例中，電極23電耦合到溝道4以測量溝道4的導(dǎo)電性，或者以其它方式檢測溝道4中電荷載流子的數(shù)量的變化或門控電勢的變化。

圖6a和6b示出了第一配置(圖6a)和第二配置(圖6b)中的電荷載流子生成器2的官能化量子點(diǎn)22的示例。在第一配置中，官能化量子點(diǎn)22接收激活12并產(chǎn)生電荷載流子6。

當(dāng)官能化量子點(diǎn)22處于第一配置(圖6a)時(shí)，生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)被啟用，當(dāng)官能化量子點(diǎn)22處于第二配置(圖6b)時(shí)，生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)被禁用。生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)是發(fā)生電荷載流子生成的溝道。激活12激活生物發(fā)光。

在該示例中，官能化量子點(diǎn)22包括包含可修改官能化(functionalization)26的量子點(diǎn)24?？尚薷墓倌芑?6在特定驅(qū)動(dòng)下從圖6a所示的第一配置改變到圖6b所示的第二配置。

在圖6a的第一配置中，第一結(jié)構(gòu)部分28a和第二結(jié)構(gòu)部分28b互連。第二結(jié)構(gòu)部分28b經(jīng)由第一結(jié)構(gòu)部分28a連接到量子點(diǎn)24，并用作生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)供體。

在圖6b的第二配置中，第一結(jié)構(gòu)部分28a保持附著到量子點(diǎn)24，但是第二結(jié)構(gòu)部分28b已經(jīng)從第一結(jié)構(gòu)部分28a中去除或切割。因此，第二結(jié)構(gòu)部分28b不再能夠用作量子點(diǎn)24的生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)供體，并且電荷載流子的生成不會(huì)發(fā)生。

因此，從官能化量子點(diǎn)22中去除生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)供體結(jié)構(gòu)部分28b將官能化量子點(diǎn)22的配置從第一配置(圖6a)改變到第二配置(圖6b)，并且禁用生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)，禁止電荷載流子生成。

雖然圖6a和6b的描述假定第一配置(圖6a)在第二配置(圖6b)之前，但是在其它示例中，轉(zhuǎn)換可以相反地從第二配置(圖6b)到第一配置(圖6a)發(fā)生。

因此，可以檢測作為在第一和第二配置之間的轉(zhuǎn)換中的活性結(jié)構(gòu)部分或標(biāo)記在第一和第二配置之間的轉(zhuǎn)換中的活性結(jié)構(gòu)部分的分析物的存在。

圖7a和7b示出了第一配置(圖7a)和第二配置(圖7b)中的電荷載流子生成器2的官能化量子點(diǎn)22的示例。在第一配置中，官能化量子點(diǎn)22接收激活12并產(chǎn)生電荷載流子6。

當(dāng)電荷載流子生成器2處于第一配置(圖7a)時(shí)，熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)被禁用，當(dāng)官能化量子點(diǎn)22處于第二配置(圖7b)時(shí)，熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)被啟用。當(dāng)沒有熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)時(shí)，激活12可以是適于引起第一配置中的電荷載流子生成器2中的電荷載流子6的光電生成的波長的光子。

在該示例中，官能化量子點(diǎn)22包括包含可修改官能化26的量子點(diǎn)24?？尚薷墓倌芑?6在特定驅(qū)動(dòng)下從圖7a所示的第一配置改變到圖7b所示的第二配置。

在圖7a的第一配置中，可修改官能化26包括附著到量子點(diǎn)24的第一結(jié)構(gòu)部分28a。第二結(jié)構(gòu)部分28b不附著到第一結(jié)構(gòu)部分28a。

在圖7b的第二配置中，可修改官能化26包括與第二結(jié)構(gòu)部分28b互連的第一結(jié)構(gòu)部分28a。第二結(jié)構(gòu)部分28b經(jīng)由第一結(jié)構(gòu)部分28a連接到量子點(diǎn)24，并用作熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)受體。第二結(jié)構(gòu)部分28b用作熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)受體，因?yàn)闊晒夤舱衲芰哭D(zhuǎn)移(fret)提供電荷載流子生成的替代優(yōu)選溝道，所以電荷載流子生成不會(huì)發(fā)生。

因此，向官能化量子點(diǎn)22添加熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)受體結(jié)構(gòu)部分28b將官能化量子點(diǎn)22的配置從第一配置(圖7a)改變到第二配置(圖7b)，并啟用熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)，禁止電荷載流子生成。

受體結(jié)構(gòu)部分28b可以被選擇成以使得它自己不產(chǎn)生可以門控溝道4的載流子，也就是說，它應(yīng)當(dāng)具有非常短壽命的激發(fā)態(tài)，例如通過發(fā)射光子而迅速輻射衰減。

雖然圖7a和7b的描述已經(jīng)假定第一配置(圖7a)在第二配置(圖7b)之前，但是在其它示例中，轉(zhuǎn)換可以相反地從第二配置(圖7b)到第一配置(圖7a)發(fā)生。

因此，可以檢測作為在第一和第二配置之間的轉(zhuǎn)換中的活性結(jié)構(gòu)部分或標(biāo)記在第一和第二配置之間的轉(zhuǎn)換中的活性結(jié)構(gòu)部分的分析物的存在。

圖8a和圖8b示出了例如在圖6a和圖6b中所示的官能化量子點(diǎn)22在圖5所示的裝置10中的應(yīng)用。

在圖8a和圖8b中，裝置10被示出在左側(cè)，官能化量子點(diǎn)22被示出在右側(cè)。在該示例中，第二結(jié)構(gòu)部分28b是熒光素酶。

在圖8a的第一配置中，探針(第一結(jié)構(gòu)部分28a)和熒光素酶(第二結(jié)構(gòu)部分28b)互連。熒光素酶(第二結(jié)構(gòu)部分28b)經(jīng)由第一結(jié)構(gòu)部分28a連接到量子點(diǎn)24，并且用作啟用電荷載流子生成的生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)供體。

在圖8b的第二配置中，探針(第一結(jié)構(gòu)部分28a)附著到量子點(diǎn)24，但熒光素酶(第二結(jié)構(gòu)部分28b)不附著到探針(第一結(jié)構(gòu)部分28a)。熒光素酶(第二結(jié)構(gòu)部分28b)不用作量子點(diǎn)24的生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)供體，不發(fā)生電荷載流子生成。

蛋白酶的添加可用作驅(qū)動(dòng)，以將熒光素酶(第二結(jié)構(gòu)部分28b)從探針(第一結(jié)構(gòu)部分28a)分離，并將配置從第一配置(圖8a)改變到禁用電荷載流子生成的第二配置(圖8b)。

檢測電路40用于測量溝道4的導(dǎo)電性。例如，它可以測量電極23之間穿過溝道4的電流。測量的變化可用于例如檢測作為在第一和第二配置之間的轉(zhuǎn)換中的活性結(jié)構(gòu)部分或標(biāo)記在第一和第二配置之間的轉(zhuǎn)換中的活性結(jié)構(gòu)部分的分析物的存在。

在該示例中，溝道4包括柵極23?？刂齐娐?2可用于向柵極23施加電壓，柵極23通過介電基板21與溝道4分離。通過控制施加到柵極23上的電壓，溝道4的多數(shù)載流子類型可被修改，并且溝道4中電荷載流子的數(shù)量可被控制。當(dāng)電荷載流子生成器生成填充溝道4的電荷載流子時(shí)，溝道4可能已經(jīng)具有某一數(shù)量的借助于由柵電極23(根據(jù)場效應(yīng)晶體管(fet))誘導(dǎo)的場效應(yīng)的電荷載流子。

同樣將理解，在圖8a和8b的示例中，官能化量子點(diǎn)22由納米粒子24提供，納米粒子24具有設(shè)計(jì)成結(jié)合到第二部分28b的多個(gè)分子捕獲探針(第一結(jié)構(gòu)部分)28a。納米粒子24上至少一部分用于分子捕獲探針(第一結(jié)構(gòu)部分28a)的位點(diǎn)使用封端劑33來穩(wěn)定。根據(jù)分散劑(通常是生物分子不會(huì)變性的水緩沖溶液)來選擇封端劑。

圖9a和9b示出了例如在圖7a和7b中所示的官能化量子點(diǎn)22在圖5所示的裝置10中的應(yīng)用。

在圖9a和9b中，裝置10被示出在左側(cè)，官能化量子點(diǎn)22被示出在右側(cè)。

在圖9a的第一配置中，探針(第一結(jié)構(gòu)部分28a)附著到量子點(diǎn)24，但是第二結(jié)構(gòu)部分28b不附著到探針(第一結(jié)構(gòu)部分28a)。第二結(jié)構(gòu)部分28b不用作熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)受體，發(fā)生電荷載流子生成。

在圖9b的第二配置中，探針(第一結(jié)構(gòu)部分28a)和第二結(jié)構(gòu)部分28b互連。第二結(jié)構(gòu)部分28b經(jīng)由第一結(jié)構(gòu)部分28a連接到量子點(diǎn)24，并用作熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)受體，禁用電荷載流子生成。fret受體同樣發(fā)光。

檢測電路40用于測量溝道4的導(dǎo)電性。例如，它可以測量電極23之間穿過溝道4的電流。測量的變化用于例如檢測作為在第一和第二配置之間的轉(zhuǎn)換中的活性結(jié)構(gòu)部分或標(biāo)記在第一和第二配置之間的轉(zhuǎn)換中的活性結(jié)構(gòu)部分的分析物的存在。

在該示例中，溝道4包括柵極23?？刂齐娐?2可用于向通過介電基板21與溝道4分離的柵極23施加電壓。通過控制施加到柵極23的電壓，溝道4的多數(shù)載流子類型可被修改，并且溝道4中的載流子的數(shù)量可被控制。

同樣將理解，在圖9a和9b的示例中，官能化量子點(diǎn)22由納米粒子24提供，納米粒子24具有設(shè)計(jì)成結(jié)合到第二結(jié)構(gòu)部分28b的多個(gè)分子捕獲探針(第一結(jié)構(gòu)部分)28a。納米粒子24上用于分子捕獲探針(第一結(jié)構(gòu)部分28a)的至少某些位點(diǎn)使用封端劑33來穩(wěn)定。根據(jù)分散劑(通常是生物分子不會(huì)變性的水緩沖溶液)來選擇封端劑。

圖10示出了圖1中所示的方法10的另一個(gè)示例。如圖1所示，它包括框102，其中，通過由用電荷載流子6填充溝道4的電荷載流子生成器2修改共振能量轉(zhuǎn)移(ret)來修改溝道4中多數(shù)電荷載流子6的數(shù)量。

在該示例中，方法100還可以可選地包括框104。在該框中，圖8a、圖8b、圖9a、圖9b所示的控制電路42用于控制溝道4中多數(shù)電荷載流子類型和/或電荷載流子密度。

方法100還可以可選地包括框106，框106包括使用圖8a、圖8b、圖9a、圖9b所示的控制電路40來測量溝道4的導(dǎo)電性，以檢測由于特定分析物的存在而導(dǎo)致的共振能量轉(zhuǎn)移的修改。

應(yīng)當(dāng)理解，裝置10可以用作在不使用諸如鏡子、濾波器和檢測器的光學(xué)組件的情況下使用ret的傳感器。因此，裝置10更簡單且更便宜。裝置10可以是便攜式的，并且可以集成到另一個(gè)裝置中。

在溝道4的材料是石墨烯的情況下，傳感器將非常靈敏，并且能夠測量非常小濃度的分析物。這是因?yàn)槭?量子點(diǎn)系統(tǒng)的非常高的光電導(dǎo)增益。

在示例中，蛋白酶或其它酶可用于破壞改變官能化量子點(diǎn)22的配置的多肽鏈，通過將作為第二結(jié)構(gòu)部分28b或用第二結(jié)構(gòu)部分28b標(biāo)記的多肽鏈的一部分從官能化量子點(diǎn)22中分離。第二結(jié)構(gòu)部分28b可以是熒光團(tuán)，并可用作熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)受體，并且它的分離啟用電荷載流子生成(圖7a)?？商娲兀诙Y(jié)構(gòu)部分28b可以用作生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)供體，它的分離禁用電荷載流子生成(圖6b)。

在另一個(gè)示例中，蛋白激酶、聚合酶或其它酶可用于將第二結(jié)構(gòu)部分28b添加到官能化量子點(diǎn)22，從而改變它的配置。第二結(jié)構(gòu)部分28b可以是熒光團(tuán)，并用作熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)受體，并且它的附著禁用電荷載流子生成(圖7b)?？商娲兀诙Y(jié)構(gòu)部分28b可用作生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)供體，并且它的附著啟用電荷載流子生成(圖6a)。

當(dāng)電荷載流子生成器2包括具有抗生物素蛋白的探針(附著的第一結(jié)構(gòu)部分28a)的多個(gè)官能化量子點(diǎn)22時(shí)，fret可發(fā)生。這可以使用鏈霉抗生物素蛋白綴合的量子點(diǎn)(qd)來實(shí)現(xiàn)。用生物素來標(biāo)記的捕獲探針和用花青染料(例如，cy5)來標(biāo)記的報(bào)告探針雜交成靶dna，并形成包括生物素和cy5的夾心雜交體。因?yàn)殡s交體的生物素與官能化量子點(diǎn)22的抗生物素蛋白相互作用，所以雜交體自組裝到量子點(diǎn)24的表面上。雜交體形成第二結(jié)構(gòu)部分28b，并用作熒光共振能量轉(zhuǎn)移(fret)受體以發(fā)光并防止電荷載流子生成。激活12可以是488納米波長的激光器或藍(lán)色led。通過fret，第二配置中的官能化量子點(diǎn)24經(jīng)由附著的雜交體發(fā)射675nm的光，而不是產(chǎn)生電荷載流子6。

在另一個(gè)示例中，使用大約10個(gè)麥芽糖結(jié)合蛋白(mbp)來將530nm量子點(diǎn)官能化，每一個(gè)用cy3和半胱氨酸95(最大吸收大約556nm，最大發(fā)射大約570nm)來單獨(dú)標(biāo)記。β-cd-cy3.5(最大吸收大約575nm，最大發(fā)射大約595nm)被附著，以形成qd-10mbp-cy3-β-cd-cy3.5官能化的量子點(diǎn)22。官能化量子點(diǎn)22的激發(fā)導(dǎo)致mbp-cy3的fret激發(fā)，接著fret激發(fā)β-cd-cy3.5。添加的麥芽糖取代β-cd-cy3.5，導(dǎo)致增加的cy3發(fā)射和電荷載流子生成的變化。

在另一個(gè)示例中，生物發(fā)光蛋白海腎熒光素酶(luc8)可以用作作為生物發(fā)光共振能量轉(zhuǎn)移(bret)供體的第二結(jié)構(gòu)部分28b。

根據(jù)示例，靶基質(zhì)和標(biāo)簽融合到luc8。所得到的組合經(jīng)由使luc8復(fù)合物接近量子點(diǎn)24的標(biāo)簽來官能化量子點(diǎn)24。當(dāng)添加luc8基質(zhì)腸溶素(如果ni2+離子存在)時(shí)，發(fā)生來自luc8的生物發(fā)光，啟用bret(圖6a)。組合官能化可通過例如使用靶酶消化靶基質(zhì)來修改，以改變量子點(diǎn)的配置并去除第二結(jié)構(gòu)部分28b(圖6b)。標(biāo)簽的示例是多組氨酸(polyhisitidine)，靶的示例是基質(zhì)金屬蛋白酶(mmp-2)。

應(yīng)當(dāng)理解，可以檢測在控制第一和第二配置之間(到/從)的轉(zhuǎn)換中是活性的分析物的存在。分析物可引起或促進(jìn)第二結(jié)構(gòu)部分28b的附著/分離。分析物可以防止或阻止第二結(jié)構(gòu)部分28b的附著/分離。分析物可以是或可以標(biāo)記第二結(jié)構(gòu)部分28b。分析物可以是或可以標(biāo)記第一結(jié)構(gòu)部分28a。第二結(jié)構(gòu)部分28b可以用作bret供體。第二結(jié)構(gòu)部分28b可以用作fret受體。第一結(jié)構(gòu)部分28a可以使第二結(jié)構(gòu)部分28b能夠附著到量子點(diǎn)24。

上述示例可以應(yīng)用于檢測物理分析物，例如有機(jī)化合物、無機(jī)化合物或物質(zhì)、水溶性分子、毒素、小分子炸藥(smallmoleculeexplosive)、碳水化合物、離子物質(zhì)、生物分子、dna、蛋白質(zhì)、肽等。

應(yīng)當(dāng)理解，如上在一些示例中描述的裝置10用作分析物敏感的光電晶體管。

在結(jié)構(gòu)特征已經(jīng)被描述的情況下，它可以通過用于執(zhí)行結(jié)構(gòu)特征的一個(gè)或多個(gè)功能的方法來替換，無論該功能或那些功能是否被明確地或隱含地描述。

在此使用的“模塊”是指不包括將由終端制造商或用戶添加的某些部件/組件的單元或裝置。裝置10可以是模塊。

本文件中所使用的術(shù)語“包括”具有包含的意義，而不是排他的意義。也就是說，關(guān)于x包括y的任何引用指示該x可以僅包括一個(gè)y或可以包括多于一個(gè)y。如果旨在使用具有排他意義的“包括”，則將在上下文中通過引用“僅包括一個(gè)”或通過使用“由……組成”來明確。

在本簡短描述中，已經(jīng)參考了各種示例。與示例相關(guān)的特征或功能的描述指示這些特征或功能存在于該示例中。在本文中使用的術(shù)語“示例”或“例如”或“可以”表示無論是否明確陳述，這些特征或功能至少存在于所描述的示例中，無論是否被描述為示例，它們可以但不一定存在于某些或全部其它示例中。因此，“示例”、“例如”或“可以”是指一類示例中的特定實(shí)例。該實(shí)例的性質(zhì)可以僅是該實(shí)例的性質(zhì)，或可以是該類的性質(zhì)，或可以是包括類中的一些但不是全部實(shí)例的類的子類的性質(zhì)。因此，隱含地公開了參考一個(gè)示例而不是參考另一個(gè)示例所描述的特征可以在可能的情況下用于該另一個(gè)示例，但不一定必須在該另一個(gè)示例中使用。

盡管已經(jīng)參考各種示例在之前的段落中描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍的情況下，可以對給出的示例進(jìn)行修改。

上述描述中描述的特征可以在除了明確描述的組合以外的組合中使用。

盡管已經(jīng)參考某些特征描述了功能，但是這些功能可以由其它特征來執(zhí)行，無論其它特征是否被描述。

盡管已經(jīng)參考某些實(shí)施例描述了特征，但是這些特征也可以存在于其它實(shí)施例中，無論其它實(shí)施例是否被描述。

盡管在前述說明書中努力提請注意被認(rèn)為特別重要的本發(fā)明的特征，但是應(yīng)當(dāng)理解，申請人要求保護(hù)關(guān)于上文所指和/或在附圖中所示的任何可專利特征或特征的組合是否特別強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。