《材料发展报告——新型与前沿材料》分析了世界主要国家，如美国、欧盟、日本、英国、德国、俄罗斯等近期的材料科技的研究发展政策、研究计划、研究方向等，以期了解当前材料科技发展的国家动向和前沿领域，并重点分析了若干前沿领域的发展趋势，包括石墨烯、辉钼半导体、纳米生物传感器、柔性显示材料、纳米结构钢、高密度磁记录材料、固态照明材料、合金材料、计算材料等。提炼各前沿材料科技领域关键科技问题和技术方向、未来发展趋势等。同时，基于材料科技论文的文献计量分析，揭示世界主要国家/地区的发展趋势，比较分析发文量、被引频次、h指数等，国家/地区排名情况，主要材料研究领域分布等；比较分析世界主要材料研究机构与大学，包括发文量、被引频次、h指数等，机构排名情况等，各材料领域重点机构。分析顶尖材料科学家，遴选出TOP100的科学家，以及各个材料研究领域的科学家。基于ESIResearchFronts进行前沿研究领域分析。
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一、纳米管生物传感器
纳米管可以保持生物分子的活性和提高分子的固定效率，可以改善生物传感器的性能。碳纳米管有着优异的表面化学性能和良好的电学性能，是制作生物传感器的理想材料。无论是单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管在生物传感器中都有应用，如利用碳纳米管改善生物分子的氧化还原可逆性、利用碳纳米管降低氧化还原反应的过电位、利用碳纳米管固定化酶、利用碳纳米管进行直接电子传递、用于药物传递和细胞病理学的研究等。碳纳米管还适用于做原子力显微镜的探针尖，在碳纳米管顶端修饰上酸性基团或碱性基团，就可以作为原子力显微镜针尖来滴定酸性或碱性基团。纳米管羧基化后可以进一步衍生化，实现与酶、抗原／抗体、DNA等分子的结合，制备出各种生物传感器。
美国斯坦福大学和伊利诺大学科研人员开发出了对过氧化氢敏感的纳米管，当它与葡萄糖接触时，将产生数量可变的过氧化氢，过氧化氢会使纳米管的光学性质发生变化，因此，产生的过氧化氢越多，纳米管在暴露于近红外激光下时所发出的荧光就越强。这种碳纳米生物传感器可监测血液中的葡萄糖水平，使得糖尿病人无须通过手指采血便能够检查自己的血糖水平。美国宇航局艾姆斯研究中心利用碳纳米管技术开发出一种新型生物传感器，可以探测水和食物中极其微量的特殊细菌、病毒、寄生虫等病原体。这种新型生物传感器利用超灵敏的碳纳米管制成，可以探测到含量极低的病原体。美国宾夕法尼亚大学的研究人员实验表明，碳纳米管与柯萨奇腺病毒（coxsackie—adenovims）受体的共价官能团可作为生物传感器，专门检测腺病毒中的蛋白质。分子动力学实验表明柯萨奇腺病毒受体与碳纳米管键合后仍能保持其生物活性（Johnsoneta1．2009）。
日本三美电机公司与北海道大学共同研究开发碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）生物传感器，除了与现行的酶联免疫法（ELISA）相比能以高出3～4位数的灵敏度检测出病毒外，还可用作“现场检测”的便携检测工具。日本三美电机公司的CNT-FET是将在硅底板上通过CVD法形成的直径lnm单层碳纳米管作为通道使用。在栅电极上预先附着特定的病毒抗体，病毒抗原接触栅电极时与抗体结合。通过CNT-FET的阈值电压变化把此时的栅电位变化检测出来。病毒抗原与抗体结合时的阈值电压的变化量高达数伏，灵敏度非常高。美国伊利诺大学香槟分校研究人员将碳纳米管技术与DNA相结合，创造出一种可以探测微量互补性DNA的生物传感器，这项工作为新型的基于纳米管的传感和测序技术提供了众多的可能性。
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