Reginald C. Farrow och Zafer Iqbal, forskningsprofessorer vid NJIT, tilldelades idag ett patent för en förbättrad metod för att tillverka arrayer av elektriska prober i nanoskala. Deras upptäckt kan leda till förbättrade diagnostiska verktyg för att mäta den rumsliga variationen av elektrisk aktivitet inuti biologiska celler.
US Patent 7, 964, 143 visar en nanoprobe array-teknik som möjliggör en array av individuella, vertikalt orienterade nanorör som ska monteras på exakta platser på elektriska kontakter med hjälp av elektrofores. Placeringen av varje nanorör i arrayen styrs av en elektrostatisk lins i nanoskala tillverkad av en process som vanligtvis används vid tillverkning av integrerade kretsar.
Forskningen dök upp 2008 i the Journal of Vacuum Science and Technology , med titeln "Riktad självmontering av individuella vertikalt inriktade kolnanorör." Stöd till forskningen gavs av försvarsdepartementet.
Antalet nanorör som deponeras på varje plats styrs av linsens geometri, vilket gör det möjligt att placera ett enda nanorör i ett fönster som är mycket större än dess diameter. Efter deponering, varje enskilt nanorör kan modifieras för att isolera skaftet och sensibilisera det för en specifik jon i cellen. Uppgiften utförs genom att fästa en lämplig funktionell molekyl eller enzym till spetsen av nanoröret.
Den färdiga nanoprobarrayen kan konfigureras för flera olika elektrokemiska händelser som ska kartläggas på tidsskalor som endast begränsas av naturen av nanorörets kontakt med cellmembranet och hastigheten hos integrerade kretsar.
För tre olika typer av celler (mänskliga embryonala njurceller, musneuroner, och jäst), NJIT-forskarna har mätt det elektriska svaret på en signal. Denna signal genereras av ett par kolnanorörssonder placerade endast sex mikrometer från varandra. Jästceller är för små för att mätas med de verktyg som oftast används inom industrin för att bestämma elektrisk respons.
Forskarna har också visat avsättning av enkelväggiga kolnanorör på metallkontakter i rader av vior (fönster i en isolator som exponerar metallen) endast 200 nanometer från varandra. De har också visat förmågan att fästa elektrokemiskt olika funktionella enzymer till vertikalt orienterade enkelväggiga kolnanorör på olika tätt placerade platser på samma chip.
Både dagens patent och ett kompletterande patent som tilldelades förra året (7, 736, 979) lär ut en metod för att deponera ett enda nanorör vertikalt i en elektronisk krets med användning av tekniker som för närvarande används vid tillverkning av datorchips. Detta möjliggör en överbryggning av elektronisk teknik med biologisk avkänning ända ner till nanoskalan.
Genom att använda den process som kallas elektrofores, nanorören i en flytande suspension dras till metallkontakter vid basen av exakt placerade viaor. Varje via laddas och fungerar som en elektrostatisk lins. När det första nanoröret väl har avsatts modifieras det elektriska fältet och kan omdirigera andra nanorör från att avsättas på metallen, även om genomgången kan ha en diameter flera gånger större än nanorörselementets diameter.
Denna upptäckt har lett till följande patenterade och patentsökta teknologier:en vertikal transistor som använder ett enda en-nanometer kolnanorör, en plan biobränslecell, och nanoprobarrayen tillkännagav idag.
