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三美电机将碳纳米管FET应用于生物传感器

三美电机在该公司的综合技术展“2008年三美电机展(MITSUMI SHOW 2008)”(08年2月21~22日)上,展示了采用碳纳米管FET(CNT-FET)的 生物传感器。该产品为与北海道大学共同研究开发。除了与现行的酶联**法(ELISA:enzyme-linked immunosorbent assay)相比能以高出3~4位数的灵敏度检测出病毒外,还可用作“当场检测”的便携检测工具。“设想用于禽流感和疯牛病(BSE)等家畜感染症的检测”(该公司解说员)。目标是3~4年以内投产。

  该公司展示的CNT-FET是将在硅底板上通过CVD法形成的直径1nm单层碳纳米管作为通道使用。在栅电极上预先附着特定的病毒抗体,病毒抗原接触栅电极时与抗体结合。通过CNT-FET的阈值电压变化把此时的栅电位变化检测出来。病毒抗原与抗体结合时的阈值电压的变化量高达数伏,灵敏度非常高。

  虽然作为通道使用的、连接源极和漏极的单层碳纳米管的根数控制比较困难,不过此次的生物传感器的动作原则上与根数无关。“虽然根数不同会引起源极和漏极间的电流不同,但病毒抗原与抗体结合时的阈值电压的变化量不依赖于根数”(三美电机解说员)。不过,1根和2根等根数少的情况效果*好。因为单层碳纳米管除了具有半导体的特性外,在某些情况下还会显示出金属的特性。而根数增多的话,表现为金属特性的单层碳纳米管就会增加,从而漏电流增大等,导致晶体管特性产生变化。

  此次的CNT-FET是在半导体器件“接近量产的环境下试制的”(该公司解说员),目前开发工作已经超越实验阶段,进入量产准备阶段。今后,将考虑与医疗、食品领域的企业合作,探讨作为何种性能指标的检测工具进行投产。

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