鍵合至金 屬涂層或帽的任意基團。所述電位傳感部分可以包括能夠與目標分子相互作用（包括離子 化、配位、共價鍵合）的任意部分。所述間隔基團通常包括共價鍵合所述官能團至所述電位 傳感部分的任意原子基團。例如，在一個方面，所述金屬可以包括金并且所述官能團可以包 括共價鍵合至所述金上的硫醇。所述配體還可以包括具有胺電位傳感部分的烷基間隔基 團。例如，不限于，3-氨丙基硫醇將有資格作為這樣的配體，雖然其它氨基烷基硫醇也有資 格。各種官能團可以包括伯胺、仲胺、叔胺、酰胺、腈、異腈、氰酸酯、異氰酸酯、硫氰酸酯、異 硫氰酸酯、疊氮化物、硫醇、硫醇酯、硫化物、亞磺酸酯、磺酸酯、磷酸酯、羥基、醇化物、酚酯 (phenolate)、羰基、羧酸酯、膦、氧化膦、膦酸、磷酰胺和磷酸酯。此外，各種電位傳感基團可 以包括單獨或與更復雜的結構組合的如本文所討論的官能團，所述更復雜的結構例如甲基 紅染料、羧基熒光素染料、羧基羅丹明染料、花青染料、冠醚、聚胺等。具體地說，電位傳感 基團的實例的列表包括4- P比啶硫醇、3- P比啶硫醇、2- P比啶硫醇、4- P比啶甲硫醇、3- P比啶甲 硫醇、2-吡啶甲硫醇、4-吡啶乙硫醇、3-吡啶乙硫醇、2-吡啶乙硫醇、4-吡啶丙硫醇、3- P比 啶丙硫醇、2-啦啶丙硫醇、4-啦啶丁硫醇、3-啦啶丁硫醇、2-啦啶丁硫醇、4-啦啶戊硫醇、 3_ P比啶戊硫醇、2-啦啶戊硫醇等。
[0025] 所述化學傳感裝置通常包括配制來選擇性地結合目標分子的電位傳感配體。所述 目標分子可以是金屬離子、有機化合物或氫離子。在一個實例中，所述目標分子是金屬離子 并且所述電位傳感配體被配制來選擇性地結合所述金屬離子。在一個實例中，所述金屬離 子可以包括鉻、鉛、汞、鋅、鈣、鈉、氫、鉀、砷及它們的混合物。
[0026] 通過使用本發明電位傳感配體，所述化學傳感裝置可以足夠靈敏來檢測濃度低至 百萬分之（ppm) 1的目標分子，包括金屬離子、有機化合物或氫離子。在一個方面，靈敏度可 以低至十億分之（ppb)l，并且在一個具體方面，低至萬億分之（ppt)l。
[0027] 關于靈敏度，本發明化學裝置可以包括多個連接至基板上形成陣列的細長納米結 構。在一個實例中，所述陣列可以包括子陣列。在一個方面，所述子陣列可以各自具有對目 標分子的單獨的選擇性。因此，一個陣列可以具有對多個目標分子的選擇性。所述化學傳 感裝置還可以被配置來檢測來自液體或氣體的目標分子。
[0028] 此外，所述化學傳感裝置還可以包括有效地聯接至所述納米結構的檢測器。在一 個實例中，所述檢測器可以是色度計、反射計、分光計、分光光度計、拉曼光譜儀、光學顯微 鏡和/或用于測量發光的儀器。
[0029] 參照圖1，化學傳感裝置100可以包括具有連接至其上的細長納米結構104的基板 102。所述細長納米結構具有有金屬帽108沉積在其上的柱狀結構106。另外，電位傳感配 體110可以被共價鍵合至所述金屬帽。如插圖中所示，所述電位傳感配體通常可以包括結 構A-B-PS，其中A是結合所述配體至所述金屬帽的官能團，B是間隔基團，并且PS是通過所 述間隔基團偶聯至所述官能團的電位傳感部分。盡管本發明附圖提供了化學傳感裝置的具 體結構，但是應理解，所示出的結構并不旨在進行限制，并且本公開考慮使用如本文中所討 論的各種元件。例如，本發明金屬帽也可以是金屬涂層。
[0030] 參照圖2,示出了具有鍵合至其上的配體的單個細長納米結構的展開圖。注意，圖 2的元件不一定是按比例繪制的，也不代表可用于本文中的每個化學傳感裝置，即它僅僅提 供了具有一組特定配體的一個化學傳感裝置的示例性實施方式。在這個實例中，化學傳感 裝置200可以包括具有連接至其上的細長納米結構104的基板102。所述細長納米結構可 以包括具有金屬帽108沉積在其上的柱狀結構106。多個吡啶鹽電位傳感部分110經由硫 醇鍵連接至所述金屬帽。在這個特定實例中，所述吡啶鹽電位傳感部分被示出為結合至鉻 (VI) 〇
[0031] 參照圖3，化學傳感裝置300可以包括具有連接至其上的細長納米結構104的基板 102。所述細長納米結構可以包括具有金屬帽108沉積在其上的柱狀結構106。所述金屬帽 也可以具有連接至其上的配體（未示出）。所述多個納米結構可以形成具有子陣列114的 陣列112。所述化學傳感裝置還可以包括有效地聯接至所述納米結構的檢測器116。此外， 還示出了激發能源120的來源，諸如光源或激光源。
[0032] 參照圖4,用于檢測目標分子的方法400可以包括將化學傳感裝置暴露402于目 標分子，所述化學傳感裝置包括任意本文所述的那些，將所述目標分子捕獲404在所述化 學傳感裝置中來產生捕獲的目標分子；將激發能量施加406至所述捕獲的目標分子；并測 量408從所述捕獲的目標分子發出的能量。在一個實例中，所述激發能量和所述發出的能 量可以是電磁能。另外，所述方法還可以包括沖洗來自所述化學傳感裝置的所述捕獲的金 屬目標分子。因此，本發明裝置可以是可重復使用的和/或可以是可回收的。
[0033] 參照圖5,制造化學傳感裝置的方法500可以包括將納米結構布置502至基板，所 述納米結構具有連接至所述基板的連接端和與所述連接端相對的自由端，所述連接端被固 定至所述基板；將金屬沉積504于所述自由端上；并且將電位傳感配體共價鍵合506至所 述金屬。
[0034]注意，如在本說明書和所附權利要求書中所使用的，單數形式"一種"、"一個"和 "所述"包括復數指示物，除非上下文另有明確說明。
[0035]如本文中所用，為方便起見將多個項目、結構元件、組成成分和/或材料可用一個 共同列表顯示。然而，這些列表應解釋為如同列表中的每個成員均被單獨鑒定為獨立且唯 一的成員。因此，在沒有相反指示的情況下，不應僅基于這樣的列表中的個體成員在共同群 組中的出現而將其解釋為該同一列表的任何其它成員的實際等同物。
[0036]濃度、量和其它數值數據可以范圍形式在本文中表達或呈現。應理解的是，這樣的 范圍形式僅僅是為了方便和簡潔而使用，因此這樣的范圍形式應該被靈活地解釋為不僅包 括明確描述作為范圍的界限的數值，而且還包括該范圍內涵蓋的所有單獨數值或子范圍， 如同每個數值和子范圍都被明確地列舉一樣。作為說明，"約1重量％至約5重量％ "的數 值范圍應當被解釋為不僅包括明確列舉的約1重量％至約5重量％的值，而且還包括單獨 數值和該指定范圍內的子范圍。因此，在該數值范圍內包括諸如2、3. 5和4的單獨數值及 諸如1-3、2-4和3-5等的子范圍。這個原則同樣適用于只列舉一個數值的范圍。另外，不 管所描述的范圍或特征的寬度，都應該適用這樣的解釋。 實施例
[0037] 下面的實施例說明目前已知的本公開的實施方式。因此，這些實施例不應被認為 是本發明的限制，而僅僅是用來教導如何制造本公開的裝置。因此，在本文中公開了代表性 數量的裝置和制造它們的方法。
[0038]實施例1-用電位傳感配體修飾金細長納米結構的通用制備方法
[0039] 可以通過用化學試劑處理金納米結構來用表面修飾實現使電位傳感部分固定至 納米結構上的金表面。將反應物部分A引入至表面上。此外，具有電位傳感（PS)部分結合 至其上的反應物部分B與反應物部分A反應。例如，可以將所述修飾的基板浸入結合至反 應物部分B的電位傳感部分的溶液中。反應物部分A和B異類反應而不是同類反應來形成 基板和電位傳感器部分之間的共價鍵，從而將電位化學傳感部分固定于金涂覆的納米結構 表面上。
[0040]實施例2-具有電位傳感配體的金細長納米結構的制備
[0041]用3-氨丙基硫醇進行金納米結構的表面修飾，提供具有反應性氨基