Transistor de efeito de campo químico - Chemical field-effect transistor

Um ChemFET é um transistor de efeito de campo quimicamente sensível , que é um transistor de efeito de campo usado como um sensor para medir concentrações químicas em solução . Quando a concentração de analito alvo muda, a corrente através do transistor mudará de acordo. Aqui, a solução do analito separa os eletrodos da fonte e da porta . Um gradiente de concentração entre a solução e o eletrodo de porta surge devido a uma membrana semipermeável na superfície FET contendo frações receptoras que se ligam preferencialmente ao analito alvo. Este gradiente de concentração de íons analitos carregados cria um potencial químico entre a fonte e a porta, que por sua vez é medido pelo FET.

Construção

Veja também: ISFET
A visão esquemática de um ChemFET. Fonte, dreno e portão são os três eletrodos usados ​​em um sistema FET. O fluxo de elétrons ocorre em um canal entre o dreno e a fonte. O potencial da porta controla a corrente entre os eletrodos da fonte e do dreno.

A fonte e o dreno de um ChemFET são construídos como para um ISFET , com o eletrodo de porta separado do eletrodo de origem por uma solução. A interface do eletrodo da porta com a solução é uma membrana semipermeável contendo os receptores e uma lacuna para permitir que a substância em teste entre em contato com as partes sensíveis do receptor. A voltagem limite de um ChemFET depende do gradiente de concentração entre o analito em solução e o analito em contato com sua barreira semipermeável embutida no receptor.

Freqüentemente, os ionóforos são usados ​​para facilitar a mobilidade do íon analito através do substrato até o receptor. Por exemplo, ao direcionar ânions, sais de amônio quaternário (tais como brometo de tetraoctilamônio ) são usados ​​para fornecer natureza catiônica à membrana, facilitando a mobilidade do ânion através do substrato para as porções receptoras.

Formulários

Os ChemFETs podem ser utilizados na fase líquida ou gasosa para detectar o analito alvo, exigindo ligação reversível do analito com um receptor localizado na membrana do eletrodo da porta. Há uma ampla gama de aplicações de ChemFETs, incluindo mais notavelmente detecção seletiva de ânions ou cátions. Mais trabalho foi feito com ChemFETs de detecção de cátion do que ChemFETs de detecção de ânion. O sensoriamento aniônico é mais complicado do que o sensor catiônico em ChemFETs devido a muitos fatores, incluindo o tamanho, forma, geometria, polaridade e pH das espécies de interesse.

Limitações práticas

O corpo de um ChemFET é geralmente considerado robusto. No entanto, o requisito inevitável de um eletrodo de referência separado torna o sistema mais volumoso em geral e potencialmente mais frágil.

História

O MOSFET (transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido metálico) foi inventado pelo engenheiro egípcio Mohamed M. Atalla e pelo engenheiro coreano Dawon Kahng em 1959. O engenheiro holandês Piet Bergveld estudou posteriormente o MOSFET e percebeu que poderia ser adaptado em um sensor para produtos químicos e aplicações biológicas.

Em 1970, Bergveld inventou o transistor de efeito de campo sensível a íons (ISFET). Ele descreveu o ISFET como "um tipo especial de MOSFET com um portão a uma certa distância". Na estrutura ISFET, a porta de metal de um MOSFET padrão é substituída por uma membrana sensível a íons , solução eletrolítica e eletrodo de referência .

Os ChemFETs são baseados em um ISFET modificado, um conceito desenvolvido por Bergveld na década de 1970. Existe alguma confusão quanto à relação entre ChemFETs e ISFETs. Enquanto um ISFET detecta apenas íons, um ChemFET detecta qualquer produto químico (incluindo íons).

Veja também

Referências

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