Ultrasensitive detection of miRNA based on single-walled carbon nanotube@MoS2 field-effect transistor regulated by atomic layer deposition

生物传感器 碳纳米管 材料科学 原子层沉积 纳米技术 场效应晶体管 生物分子 检出限 碳纳米管场效应晶体管 晶体管 光电子学 图层(电子) 化学 电气工程 电压 工程类 色谱法
作者
Youqiang Xing,Jiaqi Hu,Ze Wu,Peng Huang,Bingjue Li,Lei Liu
出处
期刊:Carbon [Elsevier]
卷期号:223: 119022-119022 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2024.119022
摘要

MicroRNAs (miRNAs) act as diagnostic markers for various diseases, and achieving ultra-sensitive detection of miRNAs has an important effect on early disease diagnosis. Field-effect transistor (FET) biosensor exhibits superior sensitivity compared to conventional clinical detection instruments in detecting biomolecules. However, developing high-sensitive FET biosensors for detecting microRNAs remains challenging. In this study, we developed a FET biosensor using MoS2 and a network film of semiconductor single-walled carbon nanotube (SWCNT) as channel materials. The MoS2 cycles were precisely controlled and optimized by atom layer deposition (ALD), and the optimized 3-cycle device exhibited the best performance. This adjustment is beneficial for enhancing the charge transfer between SWCNT and MoS2, as well as improving the on/off ratio and mobility of FET devices. Additionally, the SWCNT@MoS2 structure offers a larger specific surface area, providing more active binding sites on the sensing interface. These two favorable factors contribute to the realization of linear detection miRNA-21 from 1 × 10−17 to 1 × 10−10 mol L−1 in biosensors. The theoretical detection limit of the biosensor is 1.9 × 10−18 mol L−1. This work develops a novel approach to achieve highly sensitive detection of miRNA for high-performance FET biosensors.
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