Sensors based on carbon nanotube field-effect transistors and molecular recognition approaches

Abstract

La unión de las propiedades de los CNT con los principios de reconocimiento molecular se presenta como una base adecuada para el desarrollo de sensores altamente específicos. El objetivo de la presente tesis ha sido desarrollar sensores químicos, del tipo transistores de efecto campo (CNTFET), basados en interacciones receptor-analito, mediante el empleo de los nanotubos de pared sencilla (SWCNT), que actúan como transductores de la señal analítica.<br/>Las principales etapas de la parte experimental han sido: Crecimiento de SWCNT con la técnica de deposición química en fase vapor. Integración de los SWCNTs en sistemas CNTFET. Empleo del CNTFET como base del sensor en distintos campos utilizando modelos de reconocimiento molecular. Dependiendo del tipo de funcionalización de los SWCNTs se pueden obtener sensores para proteínas, iones, etc. Como resultado, se han desarrollado y estudiado sensores basados en CNTFETs para la detección distintos analitos de interés, como son la Inmunoglobulina G Humana, los iones potasio y el dióxido de azufre.

The general objective of this thesis is to develop chemical sensors whose sensing capacities are based on the principle of molecular recognition and where the transduction is carried out by single-walled carbon nanotubes (SWCNT).The sensing device used is the carbon nanotube field-effect transistor (CNTFET). The new structure of the CNTFET allows nanotubes to be integrated at the surface of the devices, thus exploiting SWCNTs' sensitivity to changes in their environment. The functionalization of SWCNTs with several types of molecular receptors such as antibodies, ion selective membranes, and synthetic receptors, achieve a high selectivity towards the analyte of interest. This thesis shows that CNTFETs can be used for the successful selective detection of different types of target analytes. These can be biomolecules such as antigens, small compounds such as cations or gas-phase compounds such as SO2.