Графен и ДНК объединили в детектор веществ

Сотрудники университета Пенсильвании (Penn) изготовили и испытали новый детектор летучих органических веществ (ЛОВ). Для этого потребовалось весьма специфическим образом модифицировать графен.

Роль агента, который превращает графен в чувствительный "электронный нос" (electronic nose), сыграла изображённая здесь одноцепочечная ДНК (иллюстрация Henk W. Ch. Postma/Nano Letters).

После того как исследователи тщательно обработали графеновые листы, очистив их от примесей, каждый такой кусочек пропитали раствором одноцепочечной ДНК с одной из двух заранее выбранных последовательностей.

Поместив детектор в камеру, учёные одновременно подавали в неё азот и то вещество, которое устройство должно было обнаружить. О появлении органических соединений сигнализировали изменения электрического сопротивления графена. Оно происходило, когда ДНК на поверхности углерода соприкасалась с "налипающими" молекулами вещества. При этом каждая последовательность оснований немного по-разному реагировала на каждое ЛОВ.

Следует отметить, что по конструкции новый детектор весьма напоминает устройство, с которым эта же команда экспериментировала в 2005 году (о нём повествует статья в Nano Letters, PDF-документ).
Ключевое отличие: в старой серии опытов использовали полевые транзисторы, на основе однослойных углеродных нанотрубок. А применённые последовательности оснований совпадают (иллюстрация Robert Johnson).

Датчик успешно прошёл тесты, менее чем за 10 секунд обнаружив каждое вещество из контрольного набора (в него вошли диметилметилфосфонат, пропионовая кислота, метанол, октаналь, нональ и деканаль). Для очищения поверхности и возврата в исходное состояние, как выяснилось, такому детектору требуется всего 30 секунд.

"Теперь мы собираемся провести испытания других последовательностей ДНК, сконструировать опытный образец системы из нескольких разных датчиков и протестировать уже её, – говорит руководитель исследования Чарли Джонсон (Charlie Johnson). – Полагаю, такой тип детекторов не будет слишком дорогим, так как новые методы получения и обработки графена развиваются молниеносно".

Статья американцев опубликована в Applied Physics Letters.