6月26日，湘潭大學(xué)湖南先進(jìn)傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院張志勇教授團(tuán)隊(duì)和北京大學(xué)碳基電子學(xué)研究中心合作在納米研究領(lǐng)域國際著名雜志美國化學(xué)會(huì)·納米(《ACS Nano》，1區(qū)，IF影響因子：13.709)在線發(fā)表研究成果《用于超靈敏無標(biāo)簽疾病標(biāo)志物探測(cè)的晶圓級(jí)均一碳納米管晶體管》(Wafer-Scale Uniform Carbon Nanotube Transistors for Ultrasensitive and Label-Free Detection of Disease Biomarkers)。

這項(xiàng)研究成果在實(shí)驗(yàn)上展示出浮柵型碳基場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Floating Gate-Carbon nanotube-Field-Effect Transistor (FG-CNT-FET))器件與生物傳感相結(jié)合的性能優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了碳基生物傳感器的規(guī)模化制備和高靈敏度的性能統(tǒng)一，為推進(jìn)碳基傳感器的集成化，實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。

張志勇教授團(tuán)隊(duì)此前采用聚合物篩選出的超高純度半導(dǎo)體碳納米管制備的網(wǎng)絡(luò)狀薄膜，實(shí)現(xiàn)了碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管的晶圓級(jí)規(guī)模制備，器件成品率達(dá)100%，解決了制約碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管生物傳感器批量制備的一大難題。在此基礎(chǔ)上該團(tuán)隊(duì)研制一種頂柵為氧化釔絕緣層的浮柵式碳納米管場(chǎng)效應(yīng)晶體管生物傳感器，介質(zhì)層的存在避免了碳納米管與生物分子之間直接的復(fù)雜的相互作用帶來的負(fù)面影響，同時(shí)為器件功能化提供了一個(gè)通用平臺(tái)，并且有效的改善了生物傳感器的靈敏度和可重復(fù)性。

此傳感平臺(tái)被用于篩查帕陶綜合征的DNA片段和肝癌細(xì)胞囊泡的檢測(cè)，在不同傳感器之間均展現(xiàn)出良好的均一性，穩(wěn)定性和線性度，并可實(shí)現(xiàn)理論檢測(cè)下限分別低至60 aM和 6 particles/mL，展示出了碳基生物傳感平臺(tái)在核酸和生物結(jié)構(gòu)直接檢測(cè)方面的應(yīng)用前景。此外，該生物傳感器在4英寸晶片上表現(xiàn)出的高度均一性以及優(yōu)越的穩(wěn)定性。結(jié)合碳納米管的集成電路最新進(jìn)展，在此開發(fā)的生物傳感器平臺(tái)在高度集成和多路復(fù)用的碳基集成傳感器系統(tǒng)中具有巨大潛力。

據(jù)悉，該研究工作還得到了湖北中醫(yī)藥大學(xué)張國軍教授團(tuán)隊(duì)提供的肝癌囊泡的制備和生物學(xué)表征，研究院院長、北京大學(xué)電子系彭練矛(院士、教授)對(duì)研究方案提出和論文撰寫提供了指導(dǎo)，并得到了湖南省科技廳重大項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。