Ladungssensitive Kontrolle von potentiometrischen Nanobiosensoren

• Antragstellerin: Professorin Dr. Margit Zacharias
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik ; Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461003068

Das Projekt zielt auf ein tieferes Verständnis des Mechanismus der Ladungsdetektion und Ladungsanalyse bei Nanobiosensoren. Es ist bekannt, dass die Sensoroberfläche bei der Entwicklung von potentiometrischen Biosensoren eine herausragende Rolle spielt. Wir planen hier zum Verständnis des Sensoroberflächeneinflusses beizutragen. Insbesondere bezüglich der Analyse von theoretischen Vorhersagen zur Rolle des Oberflächenparameters α (korrespondierend zu pH-Wert und Sensitivität) auf die Messbarkeit von Biomolekülen mittels Ladungen gibt es kaum systematische Untersuchungen. Zusätzlich werden oft fundamentale elektrochemische Prinzipien in der Literatur ignoriert. Wir planen ein neues Konzept für potentiometrische Nanobiosensoren zu entwickeln. Die entsprechenden potentiometrischen Messungen können in der Regel einfach durchgeführt werden, allerdings erwachsen Komplikationen aus der ambivalenten Natur der Potentialverschiebung, welche auch durch eine Vielzahl von Artefakten verursacht werden kann. Der vorliegende Projektantrag zielt darauf ab ein differentielles Sensorsetup zu entwickeln, welches auf ultralangen Nanodrähten beruht und auf einem Draht sowohl Sensorelement als auch das Referenzelement enthält. Die zwei Nanodraht Feldeffekttransistoren (FET) werden mit verschiedenen Oberflächenparametern α hergestellt, haben damit also unterschiedliche Ladungssensitivitäten. Dadurch können die meisten Störungen kompensiert werden. Die Machbarkeit dieses Konzeptes soll im Projekt untersucht werden. Ein weiteres Ziel sind tiefe Einblicke in die Wirkungsweise von potentiometrischen Biosensoren im Allgemeinen und die Auswirkungen von Nanodrähten in solchen Strukturen. Dies erfordert auch die systematische Untersuchung der entsprechenden Isolator/Elektrolyt Grenzflächen. Die Ergebnisse von individuellen, differentiellen Nanodraht FETs werden bezüglich ihrer Ladungssensitivität analysiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen