[Vänster] Schema över ett GD FET, [mitten] SEM-bild av ett tvärsnitt av SiNW tillverkade på en kisel-på-isolatorskiva och [höger] förändring i svarsspänningen för plana och SiNW pH-sensorer för ett brett pH-område (3–10). Kredit:©2016 Cheol-Min Lim, In-Kyu Lee, Ki Joong Lee, Unga Kyoung Åh, Yong-Beom Shin och Won-Ju Cho.
Koreanska forskare förbättrar tillverkningen av transistorbaserade biosensorer genom att använda kisel-nanotrådar på ytan.
Laget, ledd av Won-Ju Cho från Kwangwoon University i Seoul, baserade sin enhet på "dual-gate field-effect transistor" (DG FET).
När molekyler binder till en fälteffekttransistor, en förändring sker i ytans elektriska laddning. Detta gör FET till goda kandidater för att detektera biologiska och kemiska grundämnen. Dual-gate FET är särskilt bra kandidater eftersom de förstärker denna signal flera gånger. Men de kan fortfarande förbättras.
Teamet använde en metod som kallas "nanoimprint litografi" för att tillverka nanotrådar av kisel på ytan av en GD FET och jämförde dess känslighet och stabilitet med konventionella GD FET.
Fälteffekttransistorer som använder nanotrådar av kisel har redan uppmärksammats som lovande biosensorer på grund av deras höga känslighet och selektivitet, men de är svåra att tillverka. Storleken och positionen för nanotrådar av kisel tillverkade med en bottom-up-metod, såsom kemisk ångavsättning, kan inte alltid kontrolleras perfekt. Top-down-metoder, som att använda en elektron- eller jonstråle för att dra nanoroder på en yta, ge bättre kontroll över storlek och form, men de är dyra och begränsade av låg kapacitet.
Cho och hans kollegor tillverkade sina nanotrådar av kisel med hjälp av nanoimprint-litografi. I denna metod, ett tunt lager av kisel placerades ovanpå ett substrat. Detta lager pressades sedan med en nanoimprinter, som trycker in nanostora trådformade linjer i ytan. Områdena mellan separata linjer avlägsnades sedan med en metod som kallas torr etsning, vilket innebär att man bombarderar materialet med klorjoner. De resulterande nanotrådarna av kisel sattes sedan till en DG FET.
Teamet fann att deras enhet var mer stabil och känslig än konventionella GD FET. "Vi förväntar oss att kisel-nanowire DG FET-sensorn som föreslås här kan utvecklas till en lovande etikettfri sensor för olika biologiska händelser, såsom enzym-substratreaktioner, antigen-antikroppsbindningar och nukleinsyrahybridiseringar [en metod som används för att detektera gensekvenser], " avslutar forskarna i sin studie publicerad i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material .
