تک لایه های خودآرا نانو ساختارهایی هستند که به طور خودبه خود به ضخامت یک مولکول بر روی یک بستر جامد تشکیل می شوند. بستر روکش داده شده خود می تواند به عنوان بستری برای ساماندهی لایه ی دیگری با ترکیب متفاوت به کار رود. از جمله روش هایی که می توان برای تثبیت لایه های بعدی بر روی تک لایه های خودآرای پایه بکار برد، استفاده از یون های فلزات می باشد که همانند چسبی دو لایه ی مولکولی را بر روی سطح الکترود به یکدیگر متصل می کنند. این روش دارای محاسن زیادی است که از مهم ترین آنها می توان به حذف فعال کننده ها و ترکیبات آلی اتصال دهنده اشاره کرد. در این پایان نامه، ابتدا تشکیل تک لایه ی خودآرای مرکاپتوپروپیونیک اسید (mpa) بر روی سطح الکترود طلا با روش های الکتروشیمیایی بررسی شد. سپس، برای نخستین بار تثبیت یون زیرکونیوم به عنوان چسب یون فلزی، بر روی الکترود au mpa، به روش های الکتروشیمیایی و میکروسکوپ روبشی تونل زنی بررسی شد. با توجه به اندرکنش یونی -کئوردینانسی نیرومند بین یون زیرکونیوم و گروه های فسفات، یون فسفات به عنوان یک مدل بر روی سطح الکترود au mpa zr(iv) تثبیت و به روش های الکتروشیمیایی بررسی و مقدار آن در نمونه ی سرم انسانی اندازه گیری شد. در ادامه، به عنوان یک مدل برای dna طبیعی، تثبیت dna تیموس گوساله (ds ct dna) بر روی بستر au mpa zr(iv) به روش های الکتروشیمیایی و میکروسکوپ روبشی تونل زنی بررسی و غلظت ds ct dna اندازه گیری شد. برای ردیابی اندرکنش عوامل فعال الکتروشیمیایی با dna تثبیت شده بر روی سطح، از متیلن بلو به عنوان یک مدل استفاده شد. برای این منظور، بررسی لایه-به-لایه ی الکترود اصلاح شده، در دو حالت (الف) در حضور متیلن بلو در محلول و به صورت جذب شده بر روی سطح و (ب) در حضور متیلن بلو فقط به صورت جذب شده بر روی سطح، انجام گردید. نتایج نشان داد که به جز لایه ی پوشیده شده با یون زیرکونیوم، متیلن بلو بر روی سطح تمامی لایه ها جذب می شود و در بین لایه ی بازهای ds ct dna تثبیت شده بر روی سطح میان چین می شود. برای ردیابی اندرکنش عوامل غیرفعال الکتروشیمیایی با dna تثبیت شده بر روی سطح، از یون اورانیل به عنوان یک مدل استفاده شد. نتایج نشان داد که پس از قراردادن الکترود au mpa zr(iv) ds ct dna در محلول حاوی یون اورانیل، این یون به ساختار دورشته ای dna متصل می شود. در نهایت، به عنوان مهم ترین بخش این پایان نامه، dna ردیاب (p dna) بر روی سطح الکترود au mpa zr(iv) تثبیت و هیبریداسیون آن با dna مکمل (c dna) موجود در محلول، به کمک روش های الکتروشیمیایی در حضور ردیاب های مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که این الکترود قادر است در حضور میان چین آنیونی آنتراکینون دی سولفونیک اسید (aqds)، dna مکمل را از سایر رشته های موجود در محلول با حساسیت بالایی تشخیص دهد. در روش بکار گرفته شده برای تثبیت p-dna، عامل اصلی گروه های فسفات موجود بر روی بدنه ی dna هستند و بازهای dna در مرحله ی تثبیت شرکت نمی کنند. بنابراین بازهای dna برای هیبریداسیون در دسترس می باشند. از مزایای برجسته ی این روش، بازیابی ساده و رفتار عالی سطح برای هیبریداسیون، عدم نیاز به عامل دار کردن dna ردیاب و امکان کاربری متنوع زیست حسگر می باشد، به طوری که با یک الکترود می توان توالی های متفاوت و متنوع را اندازه گیری نمود.