Исследователи из университета Пенсильвании (University of Pennsylvania) разработали новый высокочувствительный химический датчик, в основе которого находится транзистор из углеродной нанотрубки, на поверхность которой нанесены обонятельные белки-рецепторы. Эти белки являются основными чувствительными компонентами клеток носа, благодаря которым люди могут чувствовать различные запахи.

Как уже выло сказано выше, основой датчика является полевой транзистор, изготовленный из углеродной нанотрубки, стенка которой имеет всего один атом в толщину (single-walled carbon nanotube field effect transistor, swCN-FET).. На поверхность нанотрубки, которая является основным проводящим элементом полевого транзистора нанесен тонкий слой белка-рецептора, который является фрагментами одноцепочечной ДНК (single-stranded DNA, ssDNA).

Электрохимические процессы, возникающие в результате взаимодействия белка и различных химических веществ, содержащихся в анализируемом воздухе, оказываю воздействие на проводимость полевого транзистора, изменяя значение силы тока, текущего через этот транзистор. Изменение силы тока прямо указывает на концентрацию в воздухе определенного вещества, а вид вещества или веществ, на которые реагирует датчик, определяется видом белка-рецептора, нанесенного на поверхность нанотрубки.

Рис. 1.

Как следует из вышесказанного, один такой транзистор-датчик может определять концентрацию только одного химического соединения, на которое он настроен.

Но, благодаря малым размерам таких транзисторов становится возможным размещение на одном кристалле универсального датчика большого количества нанотрубочных транзисторов, с помощью которых датчиком будет охвачен весьма широкий ряд химических соединений.

Такие обонятельные датчики могут использоваться для детектирования загрязнений окружающей среды, для выявления взрывчатых веществ, в производстве фармацевтических препаратов и в различных биохимических исследованиях.

Проведенные исследования и создание химического детектора было выполнено учеными в рамке программы «RealNose» Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA. Дополнительную поддержку и финансирование проекта оказали Американский национальный научный фонд (National Science Foundation) и Министерство обороны США.