2025年大學(xué)《分子科學(xué)與工程》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——分子科學(xué)與工程的納米傳感技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.下列哪一項(xiàng)不屬于納米傳感技術(shù)的主要性能指標(biāo)？(A)靈敏度(B)選擇性(C)穩(wěn)定性(D)傳輸速率2.基于碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的傳感器，其主要傳感機(jī)制依賴于：(A)表面等離子體共振效應(yīng)(B)量子隧穿效應(yīng)(C)酶催化反應(yīng)(D)抗體-抗原特異性結(jié)合3.在納米傳感技術(shù)中，石墨烯因其獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用，其優(yōu)異的導(dǎo)電性主要來(lái)源于：(A)存在大量的缺陷位點(diǎn)(B)碳原子sp2雜化形成的離域π電子體系(C)高度的親水性(D)小的尺寸效應(yīng)4.下列哪種納米材料在生物傳感中常被用作信號(hào)放大或納米探針？(A)金屬氧化物納米顆粒(B)碳納米管(C)DNA納米結(jié)構(gòu)(D)以上都是5.SPR（表面等離子體共振）傳感技術(shù)主要基于什么物理原理？(A)量子隧穿效應(yīng)(B)原子間的范德華力(C)金屬表面電子振蕩與入射光相互作用(D)分子間的氫鍵作用6.將目標(biāo)分析物特異性地固定在傳感器表面的過(guò)程稱為：(A)信號(hào)放大(B)信號(hào)檢測(cè)(C)生物分子固定(D)基底制備7.在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，納米傳感技術(shù)可用于檢測(cè)哪種類(lèi)型的污染物？(A)重金屬離子(B)揮發(fā)性有機(jī)物(C)微生物(D)以上都是8.以下哪項(xiàng)不是納米傳感器面臨的主要挑戰(zhàn)？(A)大規(guī)模、低成本制備(B)提高長(zhǎng)期穩(wěn)定性和生物相容性(C)實(shí)現(xiàn)高特異性和高靈敏度(D)降低檢測(cè)限9.利用納米線/管的導(dǎo)電性變化來(lái)檢測(cè)目標(biāo)分析物，這屬于哪種類(lèi)型的傳感機(jī)制？(A)光學(xué)傳感(B)電化學(xué)傳感(C)場(chǎng)效應(yīng)傳感(D)壓電傳感10.隨著納米技術(shù)的發(fā)展，納米傳感技術(shù)在哪個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景最為廣闊？(A)工業(yè)制造(B)軍事國(guó)防(C)生物醫(yī)學(xué)與健康(D)基礎(chǔ)科學(xué)研究二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填入橫線上）1.納米傳感技術(shù)通常要求傳感器具有高_(dá)_____和良好的______。2.基于石墨烯的______傳感器因其高靈敏度和快速響應(yīng)而備受關(guān)注。3.DNA納米結(jié)構(gòu)（如______）因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和可編程性在生物傳感中具有應(yīng)用潛力。4.表面等離子體共振（SPR）傳感技術(shù)可通過(guò)檢測(cè)______的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析。5.在分子診斷中，納米傳感器可用于______的快速檢測(cè)和分型。6.提高納米傳感器靈敏度的常用方法之一是______。7.碳納米管具有優(yōu)異的______和______，使其在電子器件和傳感器中表現(xiàn)出色。8.納米傳感技術(shù)已成為連接______與______的重要橋梁。9.微流控芯片技術(shù)與納米傳感技術(shù)的結(jié)合，可制備出______的微型分析系統(tǒng)。10.人工智能與納米傳感技術(shù)的融合，有望推動(dòng)傳感器向______方向發(fā)展。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分）1.簡(jiǎn)述納米傳感器相比于傳統(tǒng)傳感器在性能上的優(yōu)勢(shì)。2.簡(jiǎn)要說(shuō)明基于納米線場(chǎng)效應(yīng)的傳感器的檢測(cè)原理。3.簡(jiǎn)述納米傳感技術(shù)在食品安全檢測(cè)中可能的應(yīng)用方向。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述石墨烯材料在納米傳感技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)及其面臨的挑戰(zhàn)。2.結(jié)合分子科學(xué)與工程的專(zhuān)業(yè)背景，論述納米傳感技術(shù)在研究分子識(shí)別與相互作用方面的獨(dú)特作用和未來(lái)發(fā)展?jié)摿ΑＴ嚲泶鸢敢?、選擇題1.D2.B3.B4.D5.C6.C7.D8.D9.C10.C二、填空題1.靈敏度，選擇性2.場(chǎng)效應(yīng)晶體管3.DNAorigami4.折射率5.疾病標(biāo)志物6.信號(hào)放大7.導(dǎo)電性，機(jī)械強(qiáng)度8.納米科學(xué)與技術(shù)，應(yīng)用科學(xué)9.高通量，微型化10.智能化三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：首先點(diǎn)明納米傳感器體積小。然后分別從靈敏度、選擇性、響應(yīng)速度、檢測(cè)限、能耗等方面論述其優(yōu)勢(shì)。例如，小尺寸意味著更大的表面積/體積比，有利于提高靈敏度和響應(yīng)速度；尺寸效應(yīng)帶來(lái)獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，可用于提高選擇性；微納加工技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更快速、低能耗的檢測(cè)。2.解析思路：首先說(shuō)明納米線具有半導(dǎo)體或?qū)щ娞匦?。然后解釋?chǎng)效應(yīng)：當(dāng)目標(biāo)分析物與固定在納米線表面的識(shí)別分子結(jié)合時(shí)，會(huì)引起納米線表面電荷分布、導(dǎo)電通路或電導(dǎo)率的變化。這種變化可以通過(guò)外加電場(chǎng)或電勢(shì)測(cè)量到，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)分析物的檢測(cè)。需要提及溝道電導(dǎo)、勢(shì)壘變化等基本概念。3.解析思路：從食品安全角度出發(fā)，列舉納米傳感技術(shù)的應(yīng)用。如：檢測(cè)食品中的非法添加物（如瘦肉精、三聚氰胺）、農(nóng)藥殘留、獸藥殘留；檢測(cè)食品腐敗變質(zhì)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物或生物胺；快速檢測(cè)食品中的致病微生物；評(píng)估食品的freshness等。四、論述題1.解析思路：*優(yōu)勢(shì)：從材料特性出發(fā)，論述其優(yōu)勢(shì)。①極高的表面積/體積比，有利于提高傳感器的靈敏度和生物分子固定量。②優(yōu)異的導(dǎo)電性（如石墨烯），易于制備高靈敏度電化學(xué)或場(chǎng)效應(yīng)傳感器。③良好的機(jī)械性能和柔韌性，可制備柔性、可穿戴傳感器。④易于功能化修飾，可針對(duì)特定分析物進(jìn)行高選擇性識(shí)別。⑤加工方法多樣，易于集成化和小型化。*挑戰(zhàn)：論述其面臨的困難。①大規(guī)模、低成本、高質(zhì)量制備仍具挑戰(zhàn)。②穩(wěn)定性問(wèn)題，尤其是在環(huán)境變化或長(zhǎng)期使用下。③生物相容性，特別是對(duì)于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。④基于石墨烯的傳感器信號(hào)易受干擾。⑤將納米結(jié)構(gòu)穩(wěn)定地集成到復(fù)雜系統(tǒng)中存在技術(shù)難度。2.解析思路：*獨(dú)特作用：結(jié)合分子科學(xué)背景，強(qiáng)調(diào)其優(yōu)勢(shì)。①分子科學(xué)關(guān)注分子層面的識(shí)別、相互作用和過(guò)程，納米傳感器（特別是生物傳感器）可以直接在分子水平上檢測(cè)目標(biāo)分析物及其濃度，甚至研究分子間的相互作用動(dòng)力學(xué)。②利用納米材料獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，可以開(kāi)發(fā)出超越傳統(tǒng)分子檢測(cè)方法（如光譜、色譜）靈敏度和選擇性的新型檢測(cè)手段。③納米傳感器的小型化和集成化，為實(shí)現(xiàn)便攜式、實(shí)時(shí)原位分子診斷設(shè)備提供了可能，這對(duì)于疾病早期篩查和個(gè)性化醫(yī)療至關(guān)重要。④可用于研究復(fù)雜生物體系（如細(xì)胞、組織）中的分子信號(hào)傳遞和代謝過(guò)程。*未來(lái)發(fā)展?jié)摿Γ赫雇磥?lái)趨勢(shì)。①與生物技術(shù)深度融合，開(kāi)發(fā)出基于納米材料的新型生物標(biāo)志物檢測(cè)方法，用于重大疾病早