【文章概述】

叉指微电极因其微小的电极间距结构可用于各种小型化传感器，对于传统分析检测，包括色谱法、光谱法、质谱等方法，大多都需要昂贵的仪器和多种操作步骤，使得许多实际问题仍面临困难。开发高灵敏度、低成本，小型化的传感器尤为重要。本文综述了叉指微电极的研究进展，重点介绍了基于叉指微电极的传感器在目前各个领域中的应用。

【叉指微电极】

叉指微电极结构如图 1 所示，具有微小的电极间距结构。该装置的便携性和低成本使其适用于实际生活的使用。

图1 (a) 叉指微电极的实物图 ；(b) 叉指微电极结构示意图

微叉指电极的工作原理（如图2所示）是在电极两端加小振幅正弦激励信号产生穿过被测物的电场来改变传感器的阻抗，从而得到被测物浓度与阻抗信号之间的变化关系。阻抗变化来自电极表面的受体与目标分子(抗体、 DNA、蛋白质和其他生物识别元件)结合、细菌或细胞增殖、 以及用做标记信号放大的活性酶引起的介质离子浓度变化等。

图2 微叉指电极工作原理示意图

不同领域对叉指微电极的结构参数有不同的要求。如图 3 所示，列出了几种常见的叉指微电极结构，其形状主要有圆形、矩形。

图3 几种常见的叉指微电极结构

圆形叉指微电极又包括螺旋叉指结构和同心叉指结构，如图 4 所示。与矩形叉指微电极相比，螺旋和同心叉指微电极具有旋转对称性，因此产生的电容对传感器和被测材料的相对取向不太敏感。螺旋和同心的叉指微电极的每个电极与其相邻的带相反电荷的指相互作用，与先前开发的圆盘和圆环结构相比，圆形叉指结构比圆盘和环形结构的电极具有更大的敏感区域，覆盖了更多的电极总表面积，其相互作用面积与微电极表面积之比大得多，具有更高的信噪比和更好的材料特性描述精度。因此，在电极直径相同的情况下，叉指结构的电容比简单的盘环结构的电容大得多，灵敏度也高许多。