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受基于分子識別和相互作用網(wǎng)絡(luò)的生命信息交換和邏輯功能的啟發(fā)，正在進(jìn)行的努力旨在開發(fā)用于多重化學(xué)/生物傳感和高級信息處理的分子或納米系統(tǒng)。然而，由于這些材料的制備缺陷、功能單一和范式有限，開發(fā)先進(jìn)的基于納米材料的系統(tǒng)并全面實(shí)現(xiàn)從多模式傳感到分子信息處理和安全的類神經(jīng)元功能仍然是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。日前，我院黃偉濤副教授課題組在分子信息處理領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，研究成果以“Multifunctional Carbon Nanocomposites as Nano-Neurons from Multi-Mode and Multi-Analyte Sensing to Molecular Logic Computing, Steganography and Cryptography” 為題發(fā)表在國際頂尖期刊Small（IF：13.283，JCR和中科院一區(qū)Top）。論文鏈接：

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DOI：10.1002/smll.202103983

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他們以廢棄魚鱗衍生的碳納米顆粒(FSCN)為還原劑和穩(wěn)定劑，通過直接和選擇性催化Ag⁺為銀納米粒子(AgNPs)，開發(fā)了一種簡便、一步、溫和、經(jīng)濟(jì)的銀-碳納米(AgNPs-FSCN)復(fù)合材料的制備方法。該復(fù)合材料具有先進(jìn)的多功能性，顯示出多維刺激響應(yīng)能力（包括五個(gè)通道：顏色、廷德爾效應(yīng)、吸收峰值強(qiáng)度和波長，以及熒光峰值強(qiáng)度），可用于重要生物分子（H₂O₂、抗壞血酸(AA)和多巴胺（DA））的多模多重檢測以及高級信息處理和溝通。類似于生物感覺神經(jīng)元，基于AgNPs-FSCN的系統(tǒng)具有可編程性和隱藏性，他們將其抽象為納米神經(jīng)元，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模并行分子邏輯計(jì)算和分子信息通信和安全（隱寫術(shù)和密碼術(shù)）。

圖一 TOC

圖二 材料多模多分析物傳感能力

圖三 材料的批量并行邏輯計(jì)算能力

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圖四 材料的信息編碼應(yīng)用

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該論文第一作者為我院碩士研究生姚清鋒，通訊作者為黃偉濤副教授，湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院為唯一通訊單位。該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金（No.21505042）、長沙市杰出青年培養(yǎng)計(jì)劃（No.KQ2009044）、湖南省教育廳優(yōu)秀青年基金項(xiàng)目（19B374）、湖南省高校青年骨干教師培養(yǎng)對象等的大力支持。該課題組還在國際刊物上發(fā)表了系列文章：1、“DNA nanosensing systems for tunable detection of metal ions and molecular crypto-steganography”（Biosensors and Bioelectronics (IF= 10.6)、 2、“Directly reusing waste fish scales for facile, large-scale and green synthesis of fluorescent carbon nanoparticles and its application in sensing of ferric ions”（ Sustainable Chemistry and Pharmacy (IF=4.5)。