Reginald C. Farrow e Zafer Iqbal, professori di ricerca presso NJIT, hanno ottenuto oggi un brevetto per un metodo migliorato di fabbricazione di array di sonde elettriche su nanoscala. La loro scoperta potrebbe portare a strumenti diagnostici migliorati per misurare la variazione spaziale dell'attività elettrica all'interno delle cellule biologiche.
brevetto USA 7, 964, 143 descrive una tecnica di matrice di nanosonda che consente una matrice di singoli, nanotubi orientati verticalmente da assemblare in punti precisi su contatti elettrici mediante elettroforesi. La posizione di ciascun nanotubo nell'array è controllata da una lente elettrostatica su nanoscala fabbricata mediante un processo comunemente utilizzato nella produzione di circuiti integrati.
La ricerca è apparsa nel 2008 in the Journal of Vacuum Science and Technology , intitolato "Autoassemblaggio diretto di singoli nanotubi di carbonio allineati verticalmente". Il supporto per la ricerca è stato fornito dal Dipartimento della Difesa.
Il numero di nanotubi depositati in ciascuna posizione è controllato dalla geometria della lente, che permette di depositare un singolo nanotubo in una finestra molto più grande del suo diametro. Dopo la deposizione, ogni singolo nanotubo può essere modificato per isolare lo stelo e sensibilizzarlo ad uno specifico ione nella cellula. Il compito viene compiuto attaccando un'appropriata molecola funzionale o enzima alla punta del nanotubo.
L'array di nanosonda completato può essere configurato per la mappatura di più eventi elettrochimici diversi su scale temporali limitate solo dalla natura del contatto del nanotubo con la membrana cellulare e dalla velocità dei circuiti integrati.
Per tre diversi tipi di cellule (cellule renali embrionali umane, neuroni di topo, e lievito), i ricercatori del NJIT hanno misurato la risposta elettrica a un segnale. Questo segnale è generato da una coppia di sonde a nanotubi di carbonio distanti solo sei micrometri l'una dall'altra. Le celle di lievito sono troppo piccole per essere misurate con gli strumenti più comunemente utilizzati nell'industria per determinare la risposta elettrica.
I ricercatori hanno anche dimostrato di depositare nanotubi di carbonio a parete singola su contatti metallici in matrici di vias (finestre in un isolante che espongono il metallo) distanti solo 200 nanometri l'uno dall'altro. Hanno anche dimostrato la capacità di collegare enzimi funzionali elettrochimicamente diversi a nanotubi di carbonio a parete singola orientati verticalmente in diversi siti ravvicinati sullo stesso chip.
Sia il brevetto di oggi che un brevetto associato rilasciato lo scorso anno (7, 736, 979) insegnano un metodo per depositare verticalmente un singolo nanotubo in un circuito elettronico utilizzando tecniche attualmente utilizzate nella fabbricazione di chip per computer. Ciò consente di collegare la tecnologia elettronica con il rilevamento biologico fino alla nanoscala.
Utilizzando il processo chiamato elettroforesi, i nanotubi in una sospensione liquida sono attratti da contatti metallici alla base di vie posizionate con precisione. Ogni via si carica e si comporta come una lente elettrostatica. Una volta depositato il primo nanotubo, il campo elettrico si modifica e può reindirizzare altri nanotubi dal depositarsi sul metallo, anche se la via può avere un diametro parecchie volte maggiore del diametro dell'elemento del nanotubo.
Questa scoperta ha portato alle seguenti tecnologie brevettate e in attesa di brevetto:un transistor verticale che utilizza un singolo nanotubo di carbonio da un nanometro, una cella planare a biocombustibile, e l'array di nanosonda annunciato oggi.
