Наука и техника

Наука и техника / Прикладные исследования /

ДНК превращает графен в детектор летучих органических соединений

01 сентября 2010 года, 05:55 | Текст: Дмитрий Сафин | Послушать эту новость

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). 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.

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».

Полная версия отчёта опубликована в журнале Applied Physics Letters; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.