Перспективы использования углеродных нанотрубок (УНТ) в качестве основы для создания миниатюрных биосенсорных устройств связаны с их малыми размерами, а также с высокой чувствительностью электронных характеристик к присутствию на поверхности молекул различного типа. Еще одно преимущество УНТ связано с возможностью их применения в устройствах для анализа жидкофазных субстанций, состав которых также влияет на параметры нанотрубки

Заметный прогресс в развитии бионаносенсоров на основе УНТ продемонстрирован недавно группой исследователей из Университета шт. Иллинойс (США), которым удалось придать лабораторному устройству приборное воплощение.

Для приготовления данного устройства в конфигурации полевого транзистора использовали однослойные УНТ в виде порошка и микрокапилляров из полидиметилсилоксана (PDMS), смешанного со смолой в отношении 10:1. УНТ порошок в течение 2 часов подвергали термической обработке при 900^оС с целью удаления с поверхности нанотрубок карбоксильных групп, которые могли вызвать утечку тока на опорный электрод. Далее приготовляли суспензию, содержащую УНТ с содержанием 0.1 мг/л в 1% водном растворе додецилсульфата натрия, которую в течение 1 часа центрифугировали при скорости 14000 об/мин для удаления недиспергированных жгутов. В результате вакуумной фильтрации этой суспензии образовывались пленки УНТ.

Поверхностное сопротивление такой пленки определяется фильтрационным объемом, а, следовательно, плотностью сформированной сети УНТ. Пленки, удельное сопротивление которых превышает 300 Ом/см², использовали в качестве транзисторного канала, в то время как пленки с удельным сопротивлением свыше 1000 Ом/см² – для изготовления контактов. Пленку первого типа с помощью штамповки переносили на PDMS подложку, содержащую микрожидкостный канал. Процесс сборки устройства завершался соединением двух PDMS носителей. Устройства тестировали при приложении затворного напряжения к опорному электроду и небольшого напряжения смещения (10 мВ) между входным и выходным электродами.

Для установления биологической чувствительности прибора в его канал с помощью шприца вводили раствор полилизина. Измерения показали на заметное (примерно –0,1 В) смещение вольт-амперной характеристики прибора в качестве реакции на присутствие полилизина при мольной концентрации на уровне 1 пМ. В качестве причины чувствительности прибора к присутствию молекул полилизина авторы приводят эффект электростатического взаимодействия этих молекул с поверхностью однослойных УНТ, приводящий к электрической зарядке УНТ относительно заземленной подложки.

А. Елецкий

• 1. J.N.Tey et al., Appl. Phys. Lett. 94, 013107 (2009)