Koreaanse onderzoekers verbeteren de fabricage van op transistors gebaseerde biosensoren door silicium nanodraden op hun oppervlak te gebruiken.

Het team, onder leiding van Won-Ju Cho van de Kwangwoon University in Seoul, baseerden hun apparaat op de 'dual-gate field-effect transistor' (DG FET).

Wanneer moleculen binden aan een veldeffecttransistor, er vindt een verandering plaats in de elektrische lading van het oppervlak. Dit maakt FET's goede kandidaten voor het detecteren van biologische en chemische elementen. Dual-gate FET's zijn bijzonder goede kandidaten omdat ze dit signaal meerdere keren versterken. Maar ze kunnen nog worden verbeterd.

Het team gebruikte een methode genaamd 'nano-imprint lithografie' om silicium nanodraden op het oppervlak van een DG FET te fabriceren en vergeleek de gevoeligheid en stabiliteit met conventionele DG FET's.

Veldeffecttransistoren die siliciumnanodraden gebruiken, hebben al de aandacht getrokken als veelbelovende biosensoren vanwege hun hoge gevoeligheid en selectiviteit, maar ze zijn moeilijk te vervaardigen. De grootte en positie van silicium nanodraden vervaardigd met behulp van een bottom-up benadering, zoals chemische dampafzetting, niet altijd perfect te controleren. Top-down benaderingen, zoals het gebruik van een elektronen- of ionenstraal om nanostaafjes op een oppervlak te trekken, zorgen voor een betere controle over grootte en vorm, toch zijn ze duur en beperkt door een lage doorvoer.

Cho en zijn collega's vervaardigden hun silicium nanodraden met behulp van nano-imprintlithografie. Bij deze methode, een dunne laag silicium werd bovenop een substraat geplaatst. Deze laag werd vervolgens geperst met behulp van een nano-imprinter, die draadvormige lijnen van nanoformaat in het oppervlak drukt. De gebieden tussen afzonderlijke lijnen werden vervolgens verwijderd met behulp van een methode die droog etsen wordt genoemd, waarbij het materiaal wordt gebombardeerd met chloorionen. De resulterende silicium nanodraden werden vervolgens toegevoegd aan een DG FET.

Het team ontdekte dat hun apparaat stabieler en gevoeliger was dan conventionele DG FET's. "We verwachten dat de hier voorgestelde silicium-nanodraad DG FET-sensor kan worden ontwikkeld tot een veelbelovende labelvrije sensor voor verschillende biologische gebeurtenissen, zoals enzym-substraatreacties, antigeen-antilichaambindingen en nucleïnezuurhybridisaties [een methode die wordt gebruikt om gensequenties te detecteren], " concluderen de onderzoekers in hun studie gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap en technologie van geavanceerde materialen .