基于源自 DNA 探针组件的载流子散射调节的新型 InSe-FET 生物传感器 - 确定的静电电位分布,Advanced Functional Materials

当前位置： X-MOL 学术 › Adv. Funct. Mater. › 论文详情

Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)

基于源自 DNA 探针组件的载流子散射调节的新型 InSe-FET 生物传感器 - 确定的静电电位分布
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2023-01-20 , DOI: 10.1002/adfm.202213277
Hao Ji ₁ , Zhenhua Wang ₁ , Shun Wang ₁ , Chao Wang ₁ , Yujin Chu ₁ , Hong Liu ₂ , Yu Zhang ₁ , Lin Han _{1,

3}

Affiliation

基于低维材料场效应晶体管（FET）的生物传感器具有灵敏度高、检测速度快、体积小、成本低、与集成电路兼容性好等优点。在实际应用中，传感机制在高性能 FET 生物传感器的设计和制造中极为重要。在此，设计了 InSe-FET 生物传感器，并研究了其在检测过程中的主要传感机制和 (mi)RNA 检测性能。有限元分析揭示了带有 DNA 探针组件的 InSe 通道中的静电势分布，表明库仑散射是对载流子散射敏感的 InSe 的主要传感机制。模拟和实验结果表明，InSe 中的载流子由于其电子质量小而对表面杂质的散射极为敏感。首次报道的 InSe-FET 生物传感器的背栅偏置工作模式与 1 fM-10 nM 的超大检测范围呈线性关系，对识别 1-核苷酸多态性具有高特异性，具有出色的重复性和可重用性。对临床血清样本中生物标志物 miRNA 和 SARS-CoV-2 假病毒样本中特定 RNA 的检测表明 InSe-FET 生物传感器在危重病筛查和传染病快速诊断中具有广阔的应用前景。该研究可用于高性能 FET 生物传感器的设计和制造。首次报道的 InSe-FET 生物传感器的背栅偏置工作模式与 1 fM-10 nM 的超大检测范围呈线性关系，对识别 1-核苷酸多态性具有高特异性，具有出色的重复性和可重用性。对临床血清样本中生物标志物 miRNA 和 SARS-CoV-2 假病毒样本中特定 RNA 的检测表明 InSe-FET 生物传感器在危重病筛查和传染病快速诊断中具有广阔的应用前景。该研究可用于高性能 FET 生物传感器的设计和制造。首次报道的 InSe-FET 生物传感器的背栅偏置工作模式与 1 fM-10 nM 的超大检测范围呈线性关系，对识别 1-核苷酸多态性具有高特异性，具有出色的重复性和可重用性。对临床血清样本中生物标志物 miRNA 和 SARS-CoV-2 假病毒样本中特定 RNA 的检测表明 InSe-FET 生物传感器在危重病筛查和传染病快速诊断中具有广阔的应用前景。该研究可用于高性能 FET 生物传感器的设计和制造。对临床血清样本中生物标志物 miRNA 和 SARS-CoV-2 假病毒样本中特定 RNA 的检测表明 InSe-FET 生物传感器在危重病筛查和传染病快速诊断中具有广阔的应用前景。该研究可用于高性能 FET 生物传感器的设计和制造。对临床血清样本中生物标志物 miRNA 和 SARS-CoV-2 假病毒样本中特定 RNA 的检测表明 InSe-FET 生物传感器在危重病筛查和传染病快速诊断中具有广阔的应用前景。该研究可用于高性能 FET 生物传感器的设计和制造。

"点击查看英文标题和摘要"

A Novel InSe-FET Biosensor based on Carrier-Scattering Regulation Derived from the DNA Probe Assembly-Determined Electrostatic Potential Distribution

Low-dimensional material field-effect transistor (FET)-based biosensors have the advantages of high sensitivity, high detection speed, small size, low cost, and excellent compatibility with integrated circuits. The sensing mechanism is extremely important in the design and fabrication of high-performance FET biosensors in practical applications. Herein, an InSe-FET biosensor is designed and its dominant sensing mechanism during detection and (mi)RNA detection performance are investigated. Finite element analysis reveals the electrostatic potential distribution in the InSe channel with DNA probe assembly showing that Coulomb scattering is the dominant sensing mechanism for carrier scattering-sensitive InSe. The simulation and experimental results indicate that carriers in InSe are extremely sensitive to the scattering of surface impurities because of their small electron mass. The firstly reported back-gate bias working mode of an InSe-FET biosensor has a linear relationship with an extra-large detectable range of 1 fM–10 nM, high specificity for identifying 1-nucleotide polymorphisms, and excellent repeatability and reusability. The detection of biomarker miRNAs in clinical serum samples and specific RNA in SARS-CoV-2 pseudovirus samples indicate promising applications of InSe-FET biosensors in critical disease screening and the fast diagnoses of infectious diseases. This study can be useful for the design and fabrication of high-performance FET biosensors.

更新日期：2023-01-20

点击分享查看原文

点击收藏

阅读更多本刊新发论文本刊介绍/投稿指南