Patent for arrays af elektriske prober i nanoskala tildelt NJIT i dag

Reginald C. Farrow og Zafer Iqbal, forskningsprofessorer ved NJIT, blev i dag tildelt et patent på en forbedret metode til fremstilling af arrays af elektriske prober i nanoskala. Deres opdagelse kan føre til forbedrede diagnostiske værktøjer til måling af den rumlige variation af elektrisk aktivitet inde i biologiske celler.

US patent 7, 964, 143 beskriver en nanoprobe array-teknik, der giver mulighed for en række individuelle, vertikalt orienterede nanorør, der skal samles på præcise steder på elektriske kontakter ved hjælp af elektroforese. Placeringen af ​​hvert nanorør i arrayet styres af en elektrostatisk linse i nanoskala fremstillet ved en proces, der almindeligvis anvendes til fremstilling af integrerede kredsløb.

Forskningen dukkede op i 2008 i den Journal of Vacuum Science and Technology , med titlen "Reget selvsamling af individuelle vertikalt justerede kulstofnanorør." Støtte til forskningen blev ydet af Forsvarsministeriet.

Antallet af nanorør aflejret på hvert sted styres af linsens geometri, hvilket gør det muligt at afsætte et enkelt nanorør i et vindue, der er meget større end dets diameter. Efter aflejring, hvert enkelt nanorør kan modificeres for at isolere skaftet og sensibilisere det over for en specifik ion i cellen. Opgaven udføres ved at fæstne et passende funktionelt molekyle eller enzym til spidsen af ​​nanorøret.

Det færdige nanoprobe-array kan konfigureres til flere forskellige elektrokemiske begivenheder, der skal kortlægges på tidsskalaer, der kun er begrænset af arten af ​​nanorørets kontakt med cellemembranen og hastigheden af ​​integrerede kredsløb.

For tre forskellige typer celler (humane embryonale nyreceller, mus neuroner, og gær), NJIT-forskerne har målt den elektriske reaktion på et signal. Dette signal genereres af et par kulstof-nanorørsonder, der kun er seks mikrometer fra hinanden. Gærceller er for små til at måle med de værktøjer, der oftest bruges i industrien til at bestemme elektrisk respons.

Forskerne har også demonstreret aflejring af enkeltvæggede kulstofnanorør på metalkontakter i rækker af vias (vinduer i en isolator, der blotlægger metallet), med en afstand på kun 200 nanometer fra hinanden. De har også vist evnen til at vedhæfte elektrokemisk forskellige funktionelle enzymer til vertikalt orienterede enkeltvæggede kulstof-nanorør på forskellige steder med tæt afstand på den samme chip.

Både dagens patent og et følgepatent tildelt sidste år (7, 736, 979) beskriver en metode til at afsætte et enkelt nanorør lodret i et elektronisk kredsløb ved hjælp af teknikker, der i øjeblikket anvendes til fremstilling af computerchips. Dette gør det muligt at bygge bro mellem elektronisk teknologi og biologisk sansning helt ned til nanoskalaen.

Ved hjælp af processen kaldet elektroforese, nanorørene i en flydende suspension trækkes til metalkontakter i bunden af ​​præcist placerede vias. Hver via bliver opladet og fungerer som en elektrostatisk linse. Når det første nanorør er aflejret, modificeres det elektriske felt og kan omdirigere andre nanorør fra aflejring på metallet, selvom gennemgangen kan have en diameter flere gange større end diameteren af ​​nanorørelementet.

Denne opdagelse har ført til følgende patenterede og patentanmeldte teknologier:en lodret transistor, der bruger et enkelt en-nanometer carbon nanorør, en plan biobrændselscelle, og nanoprobe-arrayet annonceret i dag.