基于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的生物傳感器可以通過(guò)測(cè)量生物分子的固有電荷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生物分子的無(wú)標(biāo)簽檢測(cè)。這些傳感器的檢測(cè)極限是通過(guò)對(duì)溶液中抗衡離子中的電荷進(jìn)行Debye篩選而確定的。在這里，我們使用具有變形的單層石墨烯通道的FET來(lái)檢測(cè)核酸。這些具有毫米級(jí)通道的設(shè)備在分別低至600 zM和20 aM的緩沖液和人血清樣本中顯示出超高靈敏度，分別約有18和600個(gè)核酸分子。計(jì)算模擬表明，納米級(jí)形變可在傳感通道中形成“電熱點(diǎn)”，從而減少了凹區(qū)的電荷屏蔽。此外，變形的石墨烯可能呈現(xiàn)出帶隙，允許少量電荷使源極-漏極電流呈指數(shù)變化?？偟膩?lái)說(shuō)，這些現(xiàn)象使得在毫米級(jí)結(jié)構(gòu)中檢測(cè)超靈敏的電子生物分子成為可能。
Fig. 1 扁平和彎曲石墨烯FET生物傳感器的設(shè)計(jì)和表征。
Fig. 2 在扁平和彎曲FET上進(jìn)行核酸吸收和雜交測(cè)試。
Fig. 3 平衡DNA的模擬示意圖。
Fig. 4 電容測(cè)量和電荷層距離的影響。
相關(guān)研究成果于2020年美國(guó)伊利諾斯大學(xué)Rashid Bashir課題組，發(fā)表在Nature Communications(https://doi.org/10.1038/s41467-020-15330-9)上。原文：Ultrasensitive detection of nucleic acids using deformed graphene channel ?eld effect biosensors
