bevictor伟德官网2016年10月10日電？？？（通訊員 王程）bevictor伟德官网水環境保護所何苗研究員課題組在新型石墨烯場效應管（Graphene field-effect transistor, GFET）納米傳感器件研究中取得進展。研究通過開發一種基于可集成平面固态栅極（High-κ solid-gate）新結構的GFET傳感器件，實現對水中新型污染物抗生素的免标記定量檢測。相關成果“High-κ solid-gate transistor configured graphene biosensor with fully integrated structure and enhanced sensitivity”（《使用高介電常數固态栅極結構的集成型高靈敏度石墨烯場效應管生物傳感器》）在線發表于納米電子學和材料學領域頂級學術期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）。
石墨烯因其極高的載流子遷移率被視為最有前途的敏感材料，免标記親和型石墨烯場效應管傳感器是生物傳感領域的前沿熱點。但是，目前廣泛使用的液栅和背栅GFET結構分别存在結構穩定性低（需外置栅電極）和安全性弱（栅壓較高）的問題，在器件集成化和實用性方面受到制約。本研究報道的High-κ solid-gate GFET新器件（圖1）使用标準MEMS光刻工藝和原子層蒸鍍沉積（Atomic layer deposition, ALD）技術制了成高介電常數平面固态栅極。實驗結果和理論分析顯示，新器件可以在基本保持石墨烯高遷移率的基礎上，通過提高固态栅極電容，使GFET器件的跨導參數顯著提高，實現高靈敏度檢測。
圖1 平面固态栅極石墨烯場效應管集成傳感器件
經實驗驗證，本研究報道的High-κ solid-gate GFET新器件（圖1）同時具備液栅GFET器件的低操作電壓和背栅GFET器件的易于集成的優點。通過對石墨烯新器件進行功能化修飾，本研究實現了基于DNA适體競争機制的新型環境污染物卡那黴素檢測。此外，通過對水溶液-石墨烯敏感界面上帶電生物分子分布進行的電子學理論分析，本研究提出了描述生物分子間親和作用形成GFET器件電信号輸出模型（圖2）。該模型對GFET親和型生物傳感器的設計與優化具有重要的參考價值。
圖2 生物傳感響應機制
bevictor伟德官网博士後王程為論文第一作者和通訊作者，何苗研究員為共同通訊作者。bevictor伟德官网周小紅副教授、博士生李奕君，美國哥倫比亞大學Qiao Lin教授、博士生祝毅博參與了研究工作。
論文鍊接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201602960/full
供稿：水環境所
