طراحي و شبيه‌سازي نانوحسگر زيستي بدون برچسب براي تشخيص مولكول با استفاده از ترانزيستور اثر ميداني نانولوله بدون پيوند

حسگرهاي زيستي داراي كاربردهاي متنوعي خصوصاً در بخش تشخيص پزشكي هستند. در اين مقاله از ترانزيستور نانولوله بدون پيوند به عنوان حسگر زيستي بدون برچسب براي تشخيص مولكول استفاده گرديده است. اساس عملكرد اين حسگر بر مبناي مدولاسيون دي‌الكتريك عايق گيت است. در اين ترانزيستور، گيت وظيفه كنترل جريان درين را بر عهده دارد و در صورت تغيير خازن گيت، جريان درين تغيير مي‌كند. يك نانوحفره در عايق گيت ايجاد گرديده كه محل قرارگيري مولكول است. از آنجا كه مولكول‌هاي زيستي مختلف داراي ثابت دي‌الكتريك متفاوتي هستند، انباشتگي مولكول‌هاي مختلف در نانوحفره موجب تغيير ثابت دي‌الكتريك نانوحفره گرديده و اين امر در نهايت موجب تغيير خازن گيت و تغيير جريان افزاره مي‌گردد. تغييرات ولتاژ آستانه و تغييرات جريان درين به عنوان دو معيار براي شناسايي مولكول و تعيين حساسيت حسگر معرفي شده‌اند. اين حسگر به دليل دارابودن دو گيت داخلي و خارجي داراي توان مصرفي پاييني است و داراي فرايند ساخت ساده در دماي پايين مي‌باشد. از مزاياي ساختار مطرح‌شده در اين حسگر مي‌توان به حساسيت بالا و تفكيك‌پذيري بالا خصوصاً در مولكول‌هايي با ثابت دي‌الكتريك پايين اشاره نمود. اثر متغيرهاي مهم ساختاري و فيزيكي بر عملكرد اين حسگر به طور كامل مورد بررسي قرار گرفته است. تابع كار فلز گيت و آلايش كانال دو معيار بسيار مهم در حساسيت حسگر هستند كه لازم است مقادير بهينه‌اي براي آنها تعيين گردد. به دليل توان مصرفي پايين و حساسيت بالا، اين حسگر مي‌تواند گزينه مناسبي براي كاربرد در ابعاد نانو باشد.