Adv. Funct. Mater.：非平面Al2O3封裝的納米多孔MoS2，提高生物傳感器的靈敏度和可靠性
成果介紹
基于場效應半導體的生物傳感器(bio-FET)已被認為是用于無标簽和超靈敏即時診斷的重要技術。然而，由于在傳感可靠性和靈敏度之間的權衡，使用生物場效應管的實際應用受到限制。
有鑒于此，近日，南韓成均館大學Sunkook Kim和Heekyeong Park（共同通訊作者）等提出了一種可靠且靈敏的bio-FET，其基礎是由非平面高k氧化鋁(Al2O3)介電層封裝的納米多孔MoS2溝道。本文采用嵌段共聚物光刻技術制備了具有豐富邊緣面積和周期性有序納米孔的MoS2納米孔薄膜。在MoS2的納米孔結構上沉積超薄Al2O3介電層，實作了對MoS2溝道上帶電生物分子的有效靜電控制。此外，它不僅可以提高納米多孔MoS2 bio-FET的電學性能，即遷移率、遲滞和亞門檻值擺幅，而且可以在器件表面實作有效的生物分子固定化。由非平面Al2O3包裹的納米多孔MoS2溝道結構檢測前列腺癌生物标志物，超低檢測限為1 fg mL-1。此外，本文還證明了納米多孔MoS2 bio-FET具有優良的選擇性、高靈敏度和臨床可靠性。本文提出的器件平台為未來的即時檢測裝置提供了新見解和技術進步。
圖文導讀
圖1. 具有非平面Al2O3的納米多孔MoS2 FET的概念示意圖和形貌。
圖2. 納米多孔MoS2的制備步驟及表征。
圖3. 具有非平面Al2O3的納米多孔MoS2 FET和裸納米多孔MoS2 FET的電學特性和統計分析。
圖4. 具有非平面Al2O3的納米多孔MoS2生物場效應管和平面Al2O3在原始MoS2生物場效應管上的功能化過程、電學行為和PSA檢測機制。
圖5. 具有非平面Al2O3的納米多孔MoS2生物場效應管在複雜環境中PSA選擇性檢測的适用性。
文獻資訊
Boosting Sensitivity and Reliability in Field-Effect Transistor-Based Biosensors with Nanoporous MoS2 Encapsulated by Non-Planar Al2O3
(Adv. Funct. Mater., 2023, DOI:10.1002/adfm.202301919)
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