Name: fabrication of carbon nanotube high-frequency nanoelectronic biosensor for sensing in high ionic strength solutions
Uploaded: 2013-07-22T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions at JoVE.com

Wij danken prof. dr. Paul McEuen aan de Cornell University voor de vroege discussie. Het werk wordt ondersteund door de start-up fonds verschaffen door de Universiteit van Michigan en de National Science Foundation Scalable Nanomanufacturing Program (DMR-1120187). Dit werk gebruikt de Lurie Nanofabrication faciliteit aan de Universiteit van Michigan, een lid van het National Nanotechnology Infrastructure Network gefinancierd door de National Science Foundation.

1. Katalysator Patterning voor SWNT Growth <ol><li> Begin met een silicium wafer met een lage druk chemical vapor deposition (CVD) gegroeid 500 nm Si 3 N 4/500 nm SiO2-film op de top. </li><li> Spin laag een laag fotoresist (PR) bij 500 rpm gedurende 5 seconden en vervolgens 4000 rpm gedurende 40 sec. </li><li> Bak de wafer bij 115 ° C gedurende 90 sec. </li><li> Gebruik een fotomasker met rechthoekige pits katalysatoren (fig. 1) en de wafer bloot UV (365 nm) bestrali...

<ol>
	<li>Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+nanotubes+as+molecular+quantum+wires.">Carbon nanotubes as molecular quantum wires.</a> Phys. Today. 52, 22-28 (1999).</li><li>McEuen, P. L., Fuhrer, M. S., Park, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-walled+carbon+nanotube+electronics.">Single-walled carbon nanotube electronics.</a> IEEE Transactions on Nanotechnology. 1, 78-85 (2002).</li><li>Duan, X. F., Huang, Y., Cui, Y., Wang, J. F., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Indium+phosphide+nanowires+as+building+blocks+for+nanoscale+electronic+and+optoelectronic+devices.">Indium phosphide nanowires as building blocks for nanoscale electronic and optoelectronic devices.</a> Nature. 409, 66-69 (2001).</li><li>Cui, Y., Zhong, Z. H., Wang, D. L., Wang, W. U., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+performance+silicon+nanowire+field+effect+transistors.">High performance silicon nanowire field effect transistors.</a> Nano Letters. 3, 149-152 (2003).</li><li>Heller, I., Janssens, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identifying+the+mechanism+of+biosensing+with+carbon+nanotube+transistors.">Identifying the mechanism of biosensing with carbon nanotube transistors.</a> Nano Letters. 8, 591-595 (2008).</li><li>Stern, E., Wagner, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Importance+of+the+debye+screening+length+on+nanowire+field+effect+transistor+sensors.">Importance of the debye screening length on nanowire field effect transistor sensors.</a> Nano Letters. 7, 3405-3409 (2007).</li><li>Zhang, G. J., Zhang, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+sensing+by+silicon+nanowire:+Charge+layer+distance+dependence.">DNA sensing by silicon nanowire: Charge layer distance dependence.</a> Nano Letters. 8, 1066-1070 (2008).</li><li>Sorgenfrei, S., Chiu, C. -. y., Johnston, M., Nuckolls, C., Shepard, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Debye+Screening+in+Single-Molecule+Carbon+Nanotube+Field-Effect+Sensors.">Debye Screening in Single-Molecule Carbon Nanotube Field-Effect Sensors.</a> Nano Letters. 11, 3739-3743 (2011).</li><li>Appenzeller, J., Frank, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+dependent+characterization+of+transport+properties+in+carbon+nanotube+transistors.">Frequency dependent characterization of transport properties in carbon nanotube transistors.</a> Applied Physics Letters. 84, 1771-1773 (2004).</li><li>Rosenblatt, S., Lin, H., Sazonova, V., Tiwari, S., McEuen, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mixing+at+50+GHz+using+a+single-walled+carbon+nanotube+transistor.">Mixing at 50 GHz using a single-walled carbon nanotube transistor.</a> Applied Physics Letters. 87, (2005).</li><li>Kulkarni, G. S., Zhong, Z. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+beyond+the+Debye+Screening+Length+in+a+High-Frequency+Nanoelectronic+Biosensor.">Detection beyond the Debye Screening Length in a High-Frequency Nanoelectronic Biosensor.</a> Nano Letters. 12, 719-723 (2012).</li><li>Sazonova, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Tunable Carbon Nanotube Resonator. , (2006).</li><li>Chen, R. J., Zhang, Y. G., Wang, D. W., Dai, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noncovalent+sidewall+functionalization+of+single-walled+carbon+nanotubes+for+protein+immobilization.">Noncovalent sidewall functionalization of single-walled carbon nanotubes for protein immobilization.</a> Journal of the American Chemical Society. 123, 3838-3839 (2001).</li><li>Duffy, D. C., McDonald, J. C., Schueller, O. J. A., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+prototyping+of+microfluidic+systems+in+poly(dimethylsiloxane.">Rapid prototyping of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane.</a> Analytical Chemistry. 70, 4974-4984 (1998).</li><li>Zheng, G. F., Patolsky, F., Cui, Y., Wang, W. U., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiplexed+electrical+detection+of+cancer+markers+with+nanowire+sensor+arrays.">Multiplexed electrical detection of cancer markers with nanowire sensor arrays.</a> Nature Biotechnology. 23, 1294-1301 (2005).</li><li>Star, A., Han, T. R., Gabriel, J. C. P., Bradley, K., Gruner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interaction+of+aromatic+compounds+with+carbon+nanotubes:+Correlation+to+the+Hammett+parameter+of+the+substituent+and+measured+carbon+nanotube+FET+response.">Interaction of aromatic compounds with carbon nanotubes: Correlation to the Hammett parameter of the substituent and measured carbon nanotube FET response.</a> Nano Letters. 3, 1421-1423 (2003).</li><li>Besteman, K., Lee, J. O., Wiertz, F. G. M., Heering, H. A., Dekker, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzyme-coated+carbon+nanotubes+as+single-molecule+biosensors.">Enzyme-coated carbon nanotubes as single-molecule biosensors.</a> Nano Letters. 3, 727-730 (2003).</li><li>Snow, E. S., Perkins, F. K., Houser, E. J., Badescu, S. C., Reinecke, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemical+detection+with+a+single-walled+carbon+nanotube+capacitor.">Chemical detection with a single-walled carbon nanotube capacitor.</a> Science. 307, 1942-1945 (2005).</li><li>Kong, J., Franklin, N. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanotube+molecular+wires+as+chemical+sensors.">Nanotube molecular wires as chemical sensors.</a> Science. 287, 622-625 (2000).</li><li>Star, A., Tu, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+detection+of+DNA+hybridization+using+carbon+nanotube+network+field-effect+transistors.">Label-free detection of DNA hybridization using carbon nanotube network field-effect transistors.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103, 921-926 (2006).</li><li>Patolsky, F., Zheng, G. F., Lieber, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanowire-based+biosensors.">Nanowire-based biosensors.</a> Analytical Chemistry. 78, 4260-4269 (2006).</li><li>Stern, E., Klemic, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+immunodetection+with+CMOS-compatible+semiconducting+nanowires.">Label-free immunodetection with CMOS-compatible semiconducting nanowires.</a> Nature. 445, 519-522 (2007).</li><li>Krivitsky, V., Hsiung, L. -. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanowires+Forest-Based+On-Chip+Biomolecular+Filtering,+Separation+and+Preconcentration+Devices:+Nanowires+Do+it+All.">Nanowires Forest-Based On-Chip Biomolecular Filtering, Separation and Preconcentration Devices: Nanowires Do it All.</a> Nano Letters. 12, 4748-4756 (2012).</li><li>Kong, J., Soh, H. T., Cassell, A. M., Quate, C. F., Dai, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+individual+single-walled+carbon+nanotubes+on+patterned+silicon+wafers.">Synthesis of individual single-walled carbon nanotubes on patterned silicon wafers.</a> Nature. 395, 878-881 (1998).</li><li>Liu, G., Velasco, J., Bao, W. Z., Lau, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+graphene+p-n-p+junctions+with+contactless+top+gates.">Fabrication of graphene p-n-p junctions with contactless top gates.</a> Applied Physics Letters. 92, (2008).</li><li>Katz, E., Willner, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Probing+biomolecular+interactions+at+conductive+and+semiconductive+surfaces+by+impedance+spectroscopy:+Routes+to+impedimetric+immunosensors,+DNA-Sensors,+and+enzyme+biosensors.">Probing biomolecular interactions at conductive and semiconductive surfaces by impedance spectroscopy: Routes to impedimetric immunosensors, DNA-Sensors, and enzyme biosensors.</a> Electroanalysis. 15, 913-947 (2003).</li><li>K'Owino, I. O., Sadik, O. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impedance+spectroscopy:+A+powerful+tool+for+rapid+biomolecular+screening+and+cell+culture+monitoring.">Impedance spectroscopy: A powerful tool for rapid biomolecular screening and cell culture monitoring.</a> Electroanalysis. 17, 2101-2113 (2005).</li><li>Elnathan, R., Kwiat, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biorecognition+Layer+Engineering:+Overcoming+Screening+Limitations+of+Nanowire-Based+FET+Devices.">Biorecognition Layer Engineering: Overcoming Screening Limitations of Nanowire-Based FET Devices.</a> Nano Letters. 12, 5245-5254 (2012).</li></ol>

De groei van koolstof nanobuisjes niet alleen afhankelijk ovenvoorwaarden maar ook substraat hygiëne. De optimale gasstroom, temperatuur en druk voor groei om nauwkeurig gekalibreerde en eenmaal vastgesteld ze min of meer stabiel. Zelfs met deze voorwaarden is voldaan, we vonden dat de groei afhankelijk is van de gevormde katalysator gebied, hoeveelheid katalysator en substraat schoon. Vandaar dat we opgenomen meerdere katalysator pit maten om rekening te houden met de variabiliteit in de groei. Een een uur bij hoge te...

Wanneer een geladen molecuul bindt aan een SWNT of NW elektronische sensor, kan het ofwel doneren / accepteren elektronen of fungeren als een lokale elektrostatische poort. In beide gevallen kan de gebonden molecule de ladingsdichtheid te wijzigen of de SWNT NW kanaal, wat leidt tot een verandering in de gemeten DC geleiding van de sensor. Een grote verscheidenheid aan moleculen 15-20 met succes gedetecteerd door het bestuderen DC kenmerken van de nanosensoren tijdens dergelijke bindingsgebeurtenissen. Ook al last-detectie gebaseerd sensing mechanisme heeft vele voordelen, waaronder label-free detectie 21, Femto-mol gevoeligheid 22, en elektronische uitgelezen mogelijkheid 15, het is alleen effectief in lage ionische sterkte oplossingen. In hoge ionische sterkte oplossingen, wordt DC detectie belemmerd door ionische screening 6-8. Een geladen oppervlak trekt contra-ionen uit de oplossing die een elektrische dubbellaag (EDL) nabij het oppervlak vormt. De EDL effectief afschermt deze kosten. Als tHij ionsterkte van de oplossing toeneemt, de EDL smaller en screening verhoogt. Deze screening effect wordt gekenmerkt door de Debye screening lengte λ D, <img alt="Vergelijking 1" fo:src="/files/ftp_upload/50438/50438eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50438/50438eq1.jpg" /> , Waarin ε de diëlektrische permittiviteit van de media, k B de constante van Boltzmann, T de temperatuur, q de elektronlading, en c is de ionsterkte van de elektrolytoplossing. Voor een typische 100 mM bufferoplossing, λ D is ongeveer 1 nm en de potentiële oppervlak volledig vertoond op een afstand van enkele nm. Dientengevolge meeste van nano-elektronische sensoren op basis van SWNT of NWs werken ofwel in droge toestand 20 of lage ionsterkte oplossingen 5,15,17,21-22 (c ~ 1 nM- 10 mM), anders moet het monster ontzouten stappen ondergaan 15,23. Point-of-care diagnostische apparaten moeten werken in fysiologisch relevante ionsterktes op locatie patiënt met beperkte steekproef verwerkingscapaciteit. Vandaar verzachtende ionische screening effect is van cruciaal belang voor de ontwikkeling en implementatie van POC nano-elektronische biosensoren. We beperken de ionische screening effect door het bedienen van SWNT gebaseerde nano-elektronische sensor aan megahertz frequentiebereik. Het protocol hier verstrekte informatie de fabricage van een SWNT transistor gebaseerd nano-elektronische detectie-platform en de hoge frequentie mengen meting voor biomoleculaire detectie. De single-walled carbon nanotubes worden geteeld door chemisch opdampen op ondergronden met Fe-katalysatoren 24 patroon. Voor onze SWNT transistoren, we nemen een geschorste top-poort 25 geplaatst 500 nm boven de nanobuis, die helpt te verbeteren hoogfrequente sensor respons en maakt het ook mogelijk voor een compacte MICRo-fluidic kamer om het apparaat af te dichten. De SWNT transistoren worden uitgevoerd als hoogfrequent mixers 9-11 om de achtergrond ionische afschermingseffect overwinnen. Bij hoge frequenties, hoeft de mobiele ionen in oplossing niet voldoende tijd hebben om de EDL te vormen en de fluctuerende biomoleculaire dipolen kan nog steeds de poort van de SWNT een vermenging stroom, dat is onze detectie-signaal te genereren. De frequentiemenging ontstaat door de lineaire IV kenmerken van een nanobuis FET. Onze detectie techniek verschilt van de conventionele technieken van lading gebaseerde detectie en impedantie spectroscopie 26-27. Ten eerste, detecteren we biomoleculaire dipolen bij hoge frequentie in plaats van de daaraan verbonden kosten. Ten tweede, de hoge steilheid van SWNT transistor geeft een interne winst voor de detectie signaal. Dit ondervangt de noodzaak voor externe versterking als bij hoogfrequente impedantiemetingen. Onlangs hebben andere groepen ook aan de orde biomoleculaire detectie in hoge background concentraties 23,28. Echter, deze methoden zijn meer betrokken, die complexe fabricage of zorgvuldige chemische techniek van receptor moleculen. Onze hoge frequentie SWNT sensor is voorzien van een eenvoudiger ontwerp en maakt gebruik van de inherente frequentie mengen eigendom van een nanobuis transistor. Wij zijn in staat om de ionische screening gevolgen te verzachten, waardoor veelbelovende een nieuwe biosensoren platform voor real-time point-of-care-detectie, waar biosensoren direct functioneren in fysiologisch relevante conditie gewenst zijn.

<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>REAGENTS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Reagents which were provided within Lurie Nanofabrication Facility (University of Michigan) are marked as LNF in the catalogue column. Chemicals which require protective equipment (gloves, safety goggles, face mask, apron) and/or fume hood are denoted with PPE in comments section.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon wafers (P-type, &lt;100&gt;, 500-550 &mu;m thick)</td>
			<td>Silicon Valley Microelectronics</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPR 220 3.0</td>
			<td>Dow (Rohm and Haas)</td>
			<td>Megaposit SPR</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ 300MIF</td>
			<td>AZ Electronic Material Corporation</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>J T Baker</td>
			<td>9005-05</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol (IPA)</td>
			<td>J T Baker</td>
			<td>9079-05</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buffered Hydrofluoric Acid</td>
			<td>Transene</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-Pyrene Butanoic Acid, succinimidyl ester</td>
			<td>Molecular Probes</td>
			<td>P130</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biotin PEO Amine</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>EZ- Link PEG2 Biotin, # 21346</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Streptavidin</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>S 888</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethylformamide</td>
			<td>MP Biomedicals</td>
			<td>0219514791</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethylsiloxane Elastomer Base and Curing Agent</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>Sylgard 184 Elastomer Kit</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 2015</td>
			<td>Microchem</td>
			<td>Y111064</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 Developer</td>
			<td>Microchem</td>
			<td>Y020100</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silanizing agent</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>452807</td>
			<td>PPE</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrogen</td>
			<td>Purity Plus</td>
			<td>LNF</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylene</td>
			<td>Purity Plus</td>
			<td>LNF</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Argon</td>
			<td>Purity Plus</td>
			<td>LNF</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffer Saline System</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>PBS1</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>EQUIPMENT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>Equipment provided by Lurie Nanofabrication Facility (University of Michigan) is denoted as LNF in Catalogue column.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GCA 200 Autostepper</td>
			<td>GCA</td>
			<td>LNF</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low Pressure Chemical Vapor Deposition Tool</td>
			<td>Tempress</td>
			<td>LNF</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>e-beam Evaporator</td>
			<td>Enerjet</td>
			<td>LNF</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CNT growth Furnace</td>
			<td>First Nano</td>
			<td>Easy Tube 3000 (LNF)</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photomasks</td>
			<td>Nanofilm</td>
			<td>LNF</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish (150mm)</td>
			<td>&nbsp;</td>
			<td>LNF</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desiccator</td>
			<td>Bel-Art</td>
			<td>F420100000</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Biopsy Punch</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>15071/78</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scalpel</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>548</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polyethylene Tubing PE-50</td>
			<td>VWR</td>
			<td>20903-414</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>New Era Pump Systems</td>
			<td>NE-1000</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BD Safety-Lok Syringes</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe Needles</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-821-13A</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAQ card</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>779111-01</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>GPIB connector</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>778032-51</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lock-in Amplifier</td>
			<td>Stanford Research Systems</td>
			<td>SR 830</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Frequency Generator</td>
			<td>HP Agilent</td>
			<td>8648B, 9kHz -2GHz</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bias Tee</td>
			<td>Picosecond</td>
			<td>5575A-104</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Current Preamplifier</td>
			<td>DL Instruments, LLC</td>
			<td>DL 1211</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BNC cables</td>
			<td>Allied Electronics</td>
			<td>665-xxxx</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SMA cables</td>
			<td>Sentro Tech Corp</td>
			<td>SCF65141</td>
			<td>&nbsp;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabrication of carbon nanotube high-frequency nanoelectronic biosensor for sensing in high ionic strength solutions

Het unieke elektronische eigenschappen en een hoge oppervlakte-volume verhouding van single-walled carbon nanotubes (SWNT) en halfgeleider nanodraden (NW) 1-4 maken ze goede kandidaten voor hoge gevoeligheid biosensoren. Wanneer een geladen molecuul bindt aan dergelijke sensoroppervlak, het verandert de ladingsdichtheid 5 in de sensor, wat resulteert in veranderingen in de DC geleiding. Echter, in een ionische oplossing een geladen oppervlak trekt ook contra-ionen uit de oplossing, het vormen van een elektrische dubbellaag (EDL). Deze EDL effectief afschermt van de lading, en in fysiologisch relevante omstandigheden ~ 100 millimolair (mM), de karakteristieke lading screening lengte (Debye lengte) is minder dan een nanometer (nm). Zo is in hoge ionische sterkte oplossingen, charge gebaseerde (DC)-detectie is fundamenteel belemmerd 6-8. We overwinnen lading screening effecten door het detecteren van moleculaire dipolen in plaats van kosten bij hoge frequentie, door het bedienen van koolstof NANOTube field effect transistors als hoge frequentie mixers 9-11. Bij hoge frequenties, kan de frequentieregelaar kracht niet meer overwinnen van de oplossing slepen en de ionen in oplossing niet voldoende tijd om de EDL te vormen. Verder frequentie mixing techniek ook toe bij de frequenties hoog genoeg ionische screening overwinnen, en de sensor signalen bij lagere frequenties 11-12 Nog detecteren. Ook de grote steilheid van SWNT transistoren betekent een interne winst voor het detectiesignaal, dat de behoefte aan externe signaalversterker ondervangt. Hier beschrijven we het protocol tot (a) vervaardigen SWNT transistoren, (b) het functionaliseren biomoleculen nanobuis 13 (c) het ontwerpen en stempel een polydimethylsiloxaan (PDMS) microfluïdische kamer 14 op de inrichting en (d) uitvoeren van hoogfrequente sensing in verschillende ionische sterkte oplossingen 11.

Een scanning elektronenmicroscoop beeld van SWNT transistor met een zwevende bovenste poort is getoond in figuur 7a. De afmetingen poort kritisch zijn voor schorsing 25. Het huidige ontwerp afmetingen zijn (lengte x breedte x dikte = 25 pm x 1 micrometer x 100 nm). De gate-elektrode bestaat uit 50 nm Cr/50 nm Au, een dikke chroomlaag voegt meer kracht om zwevende structuur. De zwevende structuur wordt bevestigd door de afwezigheid van lekstroom tussen top gate en drain (figuur 7b).</s...

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions at JoVE.com

Fabrication of Carbon Nanotube High-Frequency Nanoelectronic Biosensor for Sensing in High Ionic Strength Solutions

We beschrijven het apparaat fabricage en meetprotocol voor koolstof nanobuis gebaseerde hoge frequentie biosensoren. De hoge frequentie sensing techniek vermindert de fundamentele ionische (Debye) screening effect en laat nanobuis biosensor in hoge ionische sterkte oplossingen waar conventionele elektronische biosensoren niet worden bediend. Onze technologie biedt een uniek platform voor point-of-care (POC) elektronische biosensoren die in fysiologisch relevante omstandigheden.

Fabricage van koolstof nanobuis High-Frequency Nano-elektronische biosensoren voor Sensing in High Ionic Strength Solutions

The unique electronic properties and high surface-to-volume ratios of single-walled carbon nanotubes (SWNT) and semiconductor nanowires (NW) 1-4 make them ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fabrication of Electrochemical-DNA Biosensors for the Reagentless Detection of Nucleic Acids, Proteins and Small Molecules

Fabricatie van elektrochemische-DNA Biosensoren voor de Reagentless detectie van nucleïnezuren, eiwitten en kleine moleculen

As medicine is currently practiced, doctors send specimens to a central laboratory for testing and thus must wait hours or days to 
receive the results. ...

Hollow Microneedle-based Sensor for Multiplexed Transdermal Electrochemical Sensing

Holle microneedle-gebaseerde sensor voor multiplexverzending transdermale Elektrochemische Sensing

The development of a minimally invasive multiplexed monitoring system for rapid analysis of biologically-relevant molecules could offer individuals ...

Biosensor for Detection of Antibiotic Resistant Staphylococcus Bacteria

Biosensor voor de detectie van antibiotica resistente Staphylococcus bacteriën

A structurally transformed lytic bacteriophage having a broad host range of Staphylococcus aureus strains and a penicillin-binding protein (PBP 2a) ...

Targeted Plasma Membrane Delivery of a Hydrophobic Cargo Encapsulated in a Liquid Crystal Nanoparticle Carrier

Gerichte plasmamembraan Levering van een hydrofobe Cargo ingekapseld in een Liquid Crystal nanodeeltjes Carrier

The controlled delivery of drug/imaging agents to cells is critical for the development of therapeutics and for the study of cellular signaling processes. ...

Dry Film Photoresist-based Electrochemical Microfluidic Biosensor Platform: Device Fabrication, On-chip Assay Preparation, and System Operation

Droge Film elektrochemische Microfluidic Biosensor fotoresist gebaseerde Platform: Apparaat Fabrication, On-chip Assay voorbereiding en werking van het systeem

In recent years, biomarker diagnostics became an indispensable tool for the diagnosis of human disease, especially for the point-of-care diagnostics. An ...

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

Improved 3D Hydrogel Cultures of Primary Glial Cells for In Vitro Modelling of Neuroinflammation

Verbeterd 3D Hydrogel culturen van primaire gliacellen voor In Vitro modellering van Neuroinflammation

In the central nervous system, numerous acute injuries and neurodegenerative disorders, as well as implanted devices or biomaterials engineered to enhance ...

Spontaneous Formation and Rearrangement of Artificial Lipid Nanotube Networks as a Bottom-Up Model for Endoplasmic Reticulum

Spontane vorming en omlegging van kunstmatige lipide nanobuis netwerken als een Bottom-Up-Model voor endoplasmatisch Reticulum

We present a convenient method to form a bottom-up structural organelle model for the endoplasmic reticulum (ER). The model consists of highly dense ...

Fabricating Multi-Component Lipid Nanotube Networks Using the Gliding Kinesin Motility Assay

Multi-Component Lipid Nanotube Networks fabriceren met behulp van de Gliding Kinesin Motility Assay

Lipid nanotube (LNT) networks represent an in vitro model system for studying molecular transport and lipid biophysics with relevance to the ubiquitous ...

Fabrication of Zero Mode Waveguides for High Concentration Single Molecule Microscopy

Fabricage van Zero Mode Waveguides voor hoge concentratie single molecule microscopie

In single molecule fluorescence enzymology, background fluorescence from labeled substrates in solution often limits fluorophore concentration to pico- to ...

Generation of Dynamical Environmental Conditions using a High-Throughput Microfluidic Device

Generatie van dynamische omgevingsomstandigheden met behulp van een microfluïdisch apparaat met hoge doorvoer

Mimicking in vivo environmental conditions is crucial for in vitro studies on complex life machinery. However, current techniques targeting live cells and ...