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Ultrasensitive detection of Ebola matrix protein in a memristor mode

Nano Research 2018年第2期11卷 1057-1068页

作者： Bergoi Ibarlucea Teuku Fawzul Akbar Kihyun Kim Taiuk Rim Chang-Ki Baek Alon Ascoli Ronald Tetzlaff Larysa Baraban Gianaurelio Cuniberti Institute of Materials Science Max Bergmann Center for Biomaterials Technische Universität Dresden Dresden Germany Center for Advancing Electronics Dresden (CFAED) Technische Universität Dresden Dresden Germany Department of Creative IT Engineering Pohang University of Science and Technology Pohang Republic of Korea Chair of Fundamentals of Electrical Engineering Technische Universität Dresden Dresden Germany

We demonstrate the direct biosensing of the Ebola VP40 matrix protein, using a memristor mode of a liquid-integrated nanodevice, based on a large array of honeycomb-shaped silicon nanowires. To shed more light on the principle of biodetection using memristors, we engineered the opening of the current-minima voltage gap VG by involving the third gap-control electrode （gate voltage, VG） into the system. The primary role of VG is to mimic the presence of the charged species of the desired sign at the active area of the sensor. We further showed the advantages of biodetection with an initially opened controlled gap （Vc~ ~a 0）, which allows the detection of the lowest concentrations of the biomolecules carrying arbitrary positive or negative charges; this feature was not present in previous configurations. We compared the bio-memristor performance, in terms of its detection range and sensitivity, to that of the already-known field-effect transistor （FET） mode by operating the same device. To our knowledge, this is the first demonstration of Ebola matrix protein detection using a nanoscaled electrical sensor.

关键词： memristor biosensor capacitance honeycomb nanowires silicon nanowire fieldeffect transistor VP40 matrix protein Ebola detection

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