Transistor d'efecte de camp químic

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Vista esquemàtica d'un ChemFET. La font, el drenatge i la porta són els tres elèctrodes utilitzats en un sistema FET. El flux d'electrons té lloc en un canal entre el drenatge i la font. El potencial de la porta controla el corrent entre els elèctrodes font i drenatge.

Un ChemFET és un transistor d'efecte de camp sensible a la química, és a dir, un transistor d'efecte de camp utilitzat com a sensor per mesurar concentracions químiques en solució.[1] Quan la concentració d'analit objectiu canvia, el corrent a través del transistor canviarà en conseqüència.[2] Aquí, la solució d'analit separa els elèctrodes font i porta.[3] Un gradient de concentració entre la solució i l'elèctrode de la porta sorgeix a causa d'una membrana semipermeable a la superfície del FET que conté fragments de receptor que s'uneixen preferentment a l'analit objectiu.[3] Aquest gradient de concentració d'ions d'analit carregats crea un potencial químic entre la font i la porta, que al seu torn és mesurat pel FET.[4]

El 1970, Bergveld va inventar el transistor d'efecte de camp sensible a ions (ISFET).[5] Va descriure l'ISFET com "un tipus especial de MOSFET amb una porta a una certa distància".[6] A l'estructura ISFET, la porta metàl·lica d'un MOSFET estàndard es substitueix per una membrana sensible als ions, solució d'electròlits i elèctrode de referència.[7][8]

Construcció[modifica]

La font i el drenatge d'un ChemFET es construeixen com per a un ISFET, amb l'elèctrode de porta separat de l'elèctrode font per una solució.[9] La interfície de l'elèctrode de la porta amb la solució és una membrana semipermeable que conté els receptors i un buit per permetre que la substància a prova entri en contacte amb els fragments sensibles del receptor.[10] La tensió llindar d'un ChemFET depèn del gradient de concentració entre l'analit en solució i l'analit en contacte amb la seva barrera semipermeable incrustada en el receptor.[10]

Sovint, els ionòfors s'utilitzen per facilitar la mobilitat dels ions analits a través del substrat fins al receptor.[11] Per exemple, quan es dirigeixen als anions, s'utilitzen sals d'amoni quaternaris (com el bromur de tetraoctilamoni) per proporcionar naturalesa catiònica a la membrana, facilitant la mobilitat dels anions a través del substrat fins als fragments receptors.[12]

Aplicacions[modifica]

Els ChemFET es poden utilitzar en fase líquida o gasosa per detectar l'analit objectiu, que requereix la unió reversible de l'analit amb un receptor situat a la membrana de l'elèctrode de la porta.[13][14] Hi ha una àmplia gamma d'aplicacions dels ChemFET, incloent-hi la detecció selectiva d'anions o cations.[15] S'ha treballat més amb ChemFET sensors de cations que amb ChemFET sensors d'anions.[15] La detecció d'anions és més complicada que la detecció de cations als ChemFET a causa de molts factors, com ara la mida, la forma, la geometria, la polaritat i el pH de l'espècie d'interès.[15]

Referències[modifica]

  1. ↑ Reinhoudt, David N. Sensors and Actuators B: Chemical, 6, 1–3, 1992, pàg. 179–185. DOI: 10.1016/0925-4005(92)80052-y.
  2. ↑ Lugtenberg, Ronny J. W.; Antonisse, Martijn M. G.; Egberink, Richard J. M.; Engbersen, Johan F. J.; Reinhoudt, David N. (en anglès) Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2, 9, 01-01-1996, pàg. 1937. DOI: 10.1039/p29960001937. ISSN: 1364-5471.
  3. ↑ 3,0 3,1 Janata, Jiri (en anglès) Electroanalysis, 16, 22, 01-11-2004, pàg. 1831–1835. DOI: 10.1002/elan.200403070. ISSN: 1521-4109.
  4. ↑ Bergveld, P. Sensors and Actuators B: Chemical, 88, 1, 2003, pàg. 1–20. DOI: 10.1016/s0925-4005(02)00301-5.
  5. ↑ Chris Toumazou; Pantelis Georgiou Electronics Letters, December 2011. DOI: 10.1049/el.2011.3231 [Consulta: 13 maig 2016].
  6. ↑ Bergveld, Piet «Còpia arxivada». Sensors and Actuators, 8, 2, October 1985, pàg. 109–127. Arxivat de l'original el 2021-04-26. Bibcode: 1985SeAc....8..109B. DOI: 10.1016/0250-6874(85)87009-8. ISSN: 0250-6874 [Consulta: 10 maig 2023].
  7. ↑ Schöning, Michael J.; Poghossian, Arshak Analyst, 127, 9, 10-09-2002, pàg. 1137–1151. Bibcode: 2002Ana...127.1137S. DOI: 10.1039/B204444G. ISSN: 1364-5528. PMID: 12375833.
  8. ↑ Bergveld, Piet «Còpia arxivada». Sensors and Actuators, 8, 2, October 1985, pàg. 109–127. Arxivat de l'original el 2021-04-26. Bibcode: 1985SeAc....8..109B. DOI: 10.1016/0250-6874(85)87009-8. ISSN: 0250-6874 [Consulta: 10 maig 2023].
  9. ↑ Bergveld, P. Sensors and Actuators B: Chemical, 88, 1, 2003, pàg. 1–20. DOI: 10.1016/s0925-4005(02)00301-5.
  10. ↑ 10,0 10,1 Antonisse, Martijn M. G.; Reinhoudt, David N. (en anglès) Electroanalysis, 11, 14, 01-10-1999, pàg. 1035. DOI: 10.1002/(sici)1521-4109(199910)11:14<1035::aid-elan1035>3.0.co;2-i. ISSN: 1521-4109.
  11. ↑ Wróblewski, Wojciech; Wojciechowski, Kamil; Dybko, Artur; Brzózka, Zbigniew; Egberink, Richard J.M Sensors and Actuators B: Chemical, 78, 1–3, 2001, pàg. 315–319. DOI: 10.1016/s0925-4005(01)00832-2.
  12. ↑ Antonisse, Martijn M. G.; Snellink-Ruël, Bianca H. M.; Engbersen, Johan F. J.; Reinhoudt, David N. (en anglès) Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 2, 4, 01-01-1998, pàg. 775. DOI: 10.1039/a709076e. ISSN: 1364-5471.
  13. ↑ Han, Jin-Woo; Rim, Taiuk; Baek, Chang-Ki; Meyyappan, M. ACS Applied Materials & Interfaces, 7, 38, 30-09-2015, pàg. 21263–9. DOI: 10.1021/acsami.5b05479. ISSN: 1944-8244. PMID: 26381613.
  14. ↑ Janata, Jiri (en anglès) Electroanalysis, 16, 22, 01-11-2004, pàg. 1831–1835. DOI: 10.1002/elan.200403070. ISSN: 1521-4109.
  15. ↑ 15,0 15,1 15,2 Antonisse, Martijn M. G.; Reinhoudt, David N. (en anglès) Electroanalysis, 11, 14, 01-10-1999, pàg. 1035. DOI: 10.1002/(sici)1521-4109(199910)11:14<1035::aid-elan1035>3.0.co;2-i. ISSN: 1521-4109.
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Transistor_d%27efecte_de_camp_químic&oldid=32356475»