Detección ultrasensible de ácidos nucleicos utilizando biosensores de efecto campo de canal de grafeno deformado

Los biosensores basados en transistores de efecto de campo (FET) permiten la detección sin etiqueta de biomoléculas al medir sus cargas intrínsecas. El límite de detección de estos sensores está determinado por el apantallamiento de Debye de las cargas de los iones contrarios en soluciones. Aquí, utilizamos FETs con un canal de grafeno en monocapa deformado para la detección de ácidos nucleicos. Estos dispositivos con canales incluso de milímetros de escala muestran una detección de ultra alta sensibilidad en muestras de tampón y suero humano de hasta 600 zM y 20 aM, respectivamente, que son aproximadamente 18 y 600 moléculas de ácido nucleico. Las simulaciones computacionales revelan que las deformaciones a nanoescala pueden formar 'puntos calientes eléctricos' en el canal de detección, lo que reduce el apantallamiento de carga en las regiones cóncavas. Además, el grafeno deformado podría exhibir un gap de banda, permitiendo un cambio exponencial en la corriente de fuente-drenaje con pequeñas cantidades de cargas. Colectivamente, estos fenómenos permiten la detección biomolecular electrónica ultrasensible en estructuras de escala milimétrica.