Leiden och Jülich -forskare upptäckte en elegant och enkel metod för att förbättra känsligheten för grafens biosensorer. Dessa så kallade nästa generations grafenelektroniska biokemiska sensorenheter kan upptäcka mycket låga mängder HIV-DNA tack vare deras mycket låga elektroniska brus.

Rikheten av elektroniska egenskaper hos grafen har väckt enormt intresse för att elektriskt upptäcka kemiska och biologiska arter med hjälp av detta tvådimensionella material. "Under de senaste åren har Vi har fokuserat på att skörda de unika fysikaliska och kemiska egenskaperna som grafen erbjuder för utveckling av mångsidiga elektroniska sensorenheter. Skapandet av praktiska grafenelektroniska sensorer, dock, beror mycket på vår förmåga att förstå och behålla en låg nivå av elektroniskt brus. Och vi tror att det är den grundläggande orsaken som begränsar sensorupplösningen, "Säger Wangyang Fu. Fu är seniorforskare vid Leiden Institute of Chemistry och mottagare av ett NWO Veni -bidrag och ett APM -bidrag från SNF.

Med kollegor från både Leiden University och Jülich Research Center, Fu rapporterar en grafisk elektronisk sensor med låg ljudnivå genom att använda sensorn nära dess neutralitetspunkt, där det elektroniska bruset befinner sig minimeras. "Sådan minimering av det elektroniska bruset kan uppnås med kompromisslös avkänningssvar, och förbättrar därmed signifikant brusförhållandet-jämfört med det för en konventionellt driven grafentransistor för konduktansmätning, "Fu förklarar.

I deras papper, Fu och kollegor levererar också en proof-of-concept-demonstration av användningen av lågbrusande grafenflis till biokemiska avkänningsapplikationer (se bild). I detta fall, de använde sin sensor för att upptäcka HIV -DNA. De valde ut ett fragment av en HIV -gen som är involverad i att reglera virussträngning som en testbädd. Denna enkelsträngade DNA-bit är bunden till grafenytan. "En enkelsträngad PNA-molekyl-en syntetisk variant av DNA-förankras först icke-kovalent på grafenytan med en pyrenlinkergrupp. Sedan kan en kompletterande DNA-sträng bindas. Vi kan upptäcka denna hybridiseringshändelse mycket känsligt vid mycket lågt ljud nivå, "sa medförfattarna Lingyan Feng och Dirk Mayer.

Medförfattare Andreas Offenhӓusser och Hans-Joachim Krause sammanfattar:"Utvecklingen av låg ljudnivå, portabla, och tillförlitliga grafensensorer för vårdapplikationer ligger vid gränsen för grafenelektronik och biosensorer. Det kan ha en enorm samhällelig inverkan på det bredare området medicinsk diagnos. "