脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid,DNA）是引导生物体生长发育及生命机能运作的重要生物大分子,是大多数生物体的遗传物质。单链DNA分子的杂交检测在临床医学上对于疾病诊断、基因检测和环境中生物试剂检测有重要意义。目前,以光学检测、电学检测和电化学检测为主的无标记检测DNA分子的方法因为比有标记检测更方便快速而受到广泛研究。其中,电学检测方式简单,成本较低,是当前一种比较普遍的测试方法。碳纳米材料中的碳纳米管（carbon nanotube,CNT）和石墨烯（graphene）表现出极佳的电学、机械性能,是用于制作微型谐振器的绝佳材料。它们独特的原子结构能与生物分子结合,非常适用于生物传感。以此为基础制作的场效应晶体管被用来检测DNA的杂交。然而该方法存在测试装置的复杂性,实验无法进行有效重复性的问题。基于此,本文将微型谐振器和生物传感结合起来,探索研究制作碳纳米管和石墨烯微型谐振器并将其用于探测单链DNA分子溶液浓度。传统的微型谐振器件都是硅基样片,其半导体材料属性使得硅器件存在较大的寄生电容,在高频（～MHz）领域会引起较大的损耗,干扰测试精度。本文提出用玻璃基片并结合自对准光刻工艺制造微型谐振器取代传统的硅基样片,之后测试了用玻璃基片制作的器件的寄生电容,作为对比,我们同时测试了同样条件下的硅基片制作的器件的寄生电容。测试结果表明,自对准工艺制作的器件寄生电容为50fF,而同样工艺制作的硅基器件寄生电容却达到2 pF。采用介电泳的方法将碳纳米管有序地组装到器件上,形成两端固定、中间悬空的碳纳米管薄膜。为了验证其电学性能,用半导体参数测试仪测试了器件的类晶体管特性,获得了输出特性曲线和转移特性曲线。接着搭接检测DNA浓度的测试系统,利用矢量网络分析仪和前置放大器等仪器测量传输系数S21,以此来实时检测滴加在器件中的单壁碳纳米管薄膜上的单链DNA溶液浓度,并取传输系数S21峰值对应的频率为谐振频率。首次与单壁碳纳米管薄膜结合的探针单链DNA分子浓度会影响谐振频率,出现所谓的频率红移。随着探针单链DNA溶液浓度的增大,谐振频率偏移量逐渐增大。经过探针单链DNA分子饱和处理的碳纳米管薄膜谐振器再次测量与之互补配对的单链DNA分子时,显示了与之前相反的现象,谐振频率出现了所谓的蓝移。随着互补配对的单链DNA溶液浓度的增大,谐振频率的偏移量也逐渐增大。实时检测时间一般在60分钟之内,而且可以获得的DNA浓度测试极限为5 nMol/L。实际应用中碳纳米管束和碳纳米管薄膜的导电性受其纯度和方向所限,而石墨烯作为二维材料,可在一定程度上弥补了碳纳米管的不足。碳纳米管因其手性角的限制而分为半导体型和金属型,从而影响了碳纳米管自身的电学性能,而目前的分离技术很难获得高纯度的单一类型的碳纳米管。另外,碳纳米管的极好导电性体现在沿着管的方向,而实际上器件中的碳纳米管薄膜很难实现高度的方向一致性。这些都限制了碳纳米管器件的测试性能。石墨烯是由单层碳原子组成的具有蜂窝状的六边形结构,也和碳纳米管一样表现出极强的导电能力和机械性能。石墨烯在水中的分散性差,易出现团聚现象,而且很难通过介电泳的方式组装在器件上,因此我们用介电泳的方法将氧化石墨烯组装在器件上作为替代方案,形成双端固定、中间悬空的薄膜。在低温（～200℃）的管式炉中,用氢气将器件上的氧化石墨烯薄膜进行原位还原。用扫描电子显微镜和原子力显微镜表征石墨烯的形貌,并用X光衍射仪和拉曼光谱仪表征还原前后的氧化石墨烯。此外,测试了还原后的石墨烯薄膜的电学特性,发现在200℃的条件下,器件上的氧化石墨烯薄膜的还原效果最佳。用同样的测试系统来检测基于石墨烯薄膜的微型谐振器对DNA分子的检测能力。探针单链DNA分子与石墨烯表面的结合会让传输系数S21与扫描频率的关系曲线出现整体左移,浓度从5μMol/L下降到5nMol/L时,中心峰值对应的谐振频率红移量从120 kHz变到0。而经探针DNA分子饱和处理的石墨烯器件测量另一互补配对单链DNA分子浓度时,传输系数S21与扫描频率的关系曲线则是整体右移。互补单链DNA分子浓度为50 nMol/L时,中心峰值对应的谐振频率蓝移量为10 kHz。最终将碳纳米管薄膜器件和石墨烯薄膜器件的测试结果进行对比,碳纳米管薄膜器件的测试精度较高,但器件重复性较差,而石墨烯薄膜谐振器件则正好相反。这很可能与器件的制备方法和材料的自身性能有关。总的来说,本文探究了一种利用微型薄膜谐振器来实时快速检测单链DNA分子浓度的实用方法,这为以后实现实时原位检测其他生物分子做出一定的贡献。