Сотрудники Пенсильванского университета (США) построили детектор летучих органических соединений с использованием графенового транзистора.

Конструктивно новый детектор напоминает устройство, описанное в 2005 году в журнале Nano Letters (см. статью http://arxiv.org/…-mat/0509047). Главное отличие состоит в том, что в экспериментах пятилетней давности использовались полевые транзисторы, построенные на основе однослойных углеродных нанотрубок. В обоих случаях роль агента, который превращает транзистор в чувствительный датчик, сыграла одноцепочечная ДНК; совпадают даже применённые последовательности оснований.

Графен для изготовления транзисторов авторы получали самым обычным способом — отщеплением слоёв от кусков графита. Затем на графен наносился слой одноцепочечной ДНК с какой-то одной из двух возможных последовательностей, толщина которого составляла 0,5 нм. В процессе испытаний в камеру подавался азот и то вещество, которое устройство должно было обнаружить. Напряжение смещения устанавливалось на уровне 0,1 мВ, напряжение затвора равнялось нулю, а о появлении органических соединений сигнализировали изменения тока.

Рис. 1. Графеновый датчик с ДНК (иллюстрация Robert Johnson / Temple University).

В тестовый набор соединений вошли диметилметилфосфонат, пропионовая кислота, метанол, окта-, нона- и деканаль. Как оказалось, изменения тока достаточно заметны, причём обнаружить вещество можно менее чем за 10 секунд, а ещё за 30 секунд детектор возвращается в исходное состояние.

Теперь нам необходимо провести испытания других последовательностей ДНК, сконструировать опытный образец системы, которая объединяет несколько разных датчиков, и убедиться в том, что она успешно справляется с обнаружением различных веществ в их смеси, — делится планами на будущее участник исследования Чарли Джонсон (Charlie Johnson). — Я думаю, наши детекторы не будут слишком дорогими, поскольку методы получения и обработки графена постоянно совершенствуются и упрощаются».

Результаты исследований опубликованы в статье:

Ye Lu, B. R. Goldsmith, N. J. Kybert, and A. T. C. Johnson DNA-decorated graphene chemical sensors. – Appl. Phys. Lett. 97, 083107 (2010); doi:10.1063/1.3483128 (3 pages).

По материалам: