Изображения свободного разрыва в золотом электроде после покрытия диоксидом кремния, полученное при помощи сканирующего туннельного микроскопа. (кликните картинку для увеличения)

13.04.2014 (13:27)
Просмотров: 2707
Рейтинг: 0.00
Голосов: 0

Теги:
биосенсор, молекула, ДНК, РНК,

Технология >> Нанотехнология

Исследователи из Японии разработали новый механически управляемый разрыв-соединение (mechanically controllable break junction, MCBJ), позволяющий более точно измерять туннельные токи в ионном растворе за счет изоляционного покрытия. В перспективе устройство может стать идеальным биосенсором, позволяющим выявить одиночные молекулы, к примеру, ДНК или РНК.

Механически управляемый разрыв-соединение имеет наноразмерный зазор между электродами, который может использоваться для измерения электронного транспорта посредством одиночных молекул в растворе. Не так давно подобные устройства начали применяться и для идентификации биомолекул, к примеру, нуклеотидов. В ходе экспериментов было обнаружено, что четыре различных типа нуклеотидов могут выделяться из ДНК, благодаря тому, что они обеспечивают различные туннельные токи, проходя в зазоре между электродами.

Однако подобные исследования столкнулись с проблемой: биомолекулы производят относительно большие ионные токи на поверхности электрода, которые проявляются в виде медленного изменения фонового тока. Хотя этот ионный вклад в общий туннельный ток впоследствии можно вычислить на основе собранных данных, было бы гораздо удобнее подавить его во время фактических изменений. Подобная стратегия не только облегчит интерпретацию электрических сигналов от одиночных молекул, но и приведет к снижению шума в анализируемых данных, а это имеет решающее значение для обнаружения крошечных туннельных токов, генерируемых одиночными молекулами.

Группа ученых из Osaka University (Япония) предложила альтернативную конструкцию механически управляемого разрыва-соединения, в которой роль «блокиратора» паразитного тока выполняет дополнительный слой изолятора.

Для начала они создали полиамидный слой на подложке из фосфорной бронзы. Затем исследователи нанесли на этот полиамидный слой пленку диоксида кремния толщиной около 25 нм (пленка была получена методом химического осаждения из парообразного состояния). После этого на поверхности формировался слой Cr/Au/Cr, который снова покрывался диоксидом кремния. Непосредственно разрыв-соединение формировалось при помощи сгибания подложки и разрушения перехода в самом узком месте. В результате ученые получали разрыв в золотом электроде, имеющий толщину в несколько нанометров и пригодный для измерения туннельных токов.

Как видно из описания, техника производства во многом напоминала обычную методику создания разрыв-соединений при помощи литографии, но главное отличие заключалось в присутствии изолирующих слоев оксида кремния (вся поверхность устройства оказывалась полностью изолированной). Это покрытие позволяет минимизировать ионный вклад в общий измеряемый ток.

В перспективе устройство может использоваться для измерения туннельных токов от отдельных биомолекул, к примеру, ДНК и РНК. Как считают ученые, поскольку их покрытие из диоксида кремния уменьшает вклад ионного тока в экспериментальный результат, оно имеет лучшее соотношение сигнала и шума, что обеспечит лучшую идентификацию молекул.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале Journal of Applied Physics.

	Читать @SciLibCom Твитнуть Нравится

Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:

Новость подготовлена по материалам nanotechweb.org