本文由寇翠云、罗一语、胡海国、包宇、郭志男和牛利共同撰写，发表于2024年2月的《Chinese Journal of Analytical Chemistry》第52卷第2期。文章主题为“二维材料场效应晶体管生化传感器件的研究进展”，主要探讨了二维材料在场效应晶体管（Field Effect Transistor, FET）生化传感器件中的应用及其发展前景。

首先，文章介绍了FET生化传感器件的背景及其在环境监测、食品安全、疾病诊断和临床治疗等领域的广泛应用。FET传感器件具有噪声小、功耗低、免标记、易于集成和小型化等优点，成为分析检测领域的重要工具。然而，传统FET器件所使用的半导体材料比表面积较小，导致其在微量物质检测中性能不佳。二维材料（如石墨烯、二硫化钼和黑磷）因其原子级厚度、高载流子迁移率、高比表面积和可调带隙等特性，成为新一代FET生化传感器件的理想沟道材料，能够显著提升传感器件的性能。

文章随后详细回顾了二维材料FET生化传感器件的发展历程。2004年，Novoselov等人首次通过机械剥离法制备了单层石墨烯，开启了二维材料研究的新篇章。自此，研究人员相继开发了多种二维材料，包括过渡金属硫族化合物、黑磷、主族金属硫族化合物等。这些材料因其独特的晶体结构和电子特性，在FET传感器件中展现出优异的性能。例如，石墨烯具有高载流子迁移率和生物相容性，但在零带隙结构下，其背景噪音较大，检测灵敏度较低。二硫化钼则具有可调带隙特性，单层二硫化钼的带隙为1.8 eV，使其在FET传感器件中具有较低的背景噪音。黑磷则因其层数依赖的禁带宽度和高载流子迁移率，成为高灵敏度FET传感器件的理想材料。

文章进一步探讨了基于不同二维材料的FET生化传感器件的研究进展。石墨烯基FET传感器件在气体检测、pH传感和生物分子检测中表现出优异的性能。例如，Schedin等人于2007年制备了石墨烯基FET气体传感器，实现了对单个NO2分子的检测。Ohno等人则开发了液栅型石墨烯基FET传感器，用于pH检测。二硫化钼基FET传感器件在气体检测和酸碱度传感中也取得了显著进展。例如，Liu等人制备了用于检测NO2和NH3的二硫化钼基FET传感器，检出限分别为20 μg/L和1 mg/L。黑磷基FET传感器件则因其高灵敏度和快速响应特性，在抗生素检测和金属离子检测中展现出巨大潜力。例如，Chen等人制备了用于抗生素检测的黑磷基FET传感器，检出限低至7.94 × 10⁻⁹ mol/L，响应时间小于6秒。

文章还分析了二维材料FET生化传感器件面临的挑战，如二维材料的稳定性、功能化成本较高以及器件重复使用等问题。例如，黑磷在空气中易氧化，导致其电子和光学特性迅速退化。为解决这一问题，研究人员提出了多种表面修饰方法，如金属离子修饰和超分子钝化，以提高器件的稳定性和性能。此外，文章还展望了二维材料FET生化传感器件的未来发展，提出通过选择合适化学组成的二维材料、引入光信息等方式，开发免表面功能化、低成本和高灵敏度的FET检测技术。

最后，文章总结了二维材料FET生化传感器件的研究意义和价值。与传统的色谱、质谱和光谱等仪器相比，基于二维材料的FET传感器件具有噪声小、功耗低、免标记、易于集成和小型化等优点，更适于快速和低浓度的化学和生物分子检测。二维材料的引入不仅提升了传感器件的性能，还拓展了其应用场景，推动了生化传感技术的进一步发展。文章通过回顾二维材料FET传感器件的发展历程、分析其面临的挑战以及展望其未来发展方向，为研究人员设计新的生化传感器件提供了思路，促进了生化传感技术的创新与进步。

本文的亮点在于系统地总结了二维材料FET生化传感器件的最新研究进展，详细介绍了不同二维材料的特性及其在传感器件中的应用，并深入分析了当前面临的挑战和未来发展方向。文章不仅为相关领域的研究人员提供了宝贵的参考，也为推动二维材料FET传感器件的实际应用奠定了理论基础。