Vezetőképesség moduláció ZnO nanoszálakon bioreceptorokkal  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »

 

Projekt adatai

 
azonosító
76287
típus K
Vezető kutató Nguyen Quoc Khanh
magyar cím Vezetőképesség moduláció ZnO nanoszálakon bioreceptorokkal
Angol cím Conductivity Modulation of ZnO Nanowires by Bioreceptors (CoMoNano)
magyar kulcsszavak Nanoszál, növesztés, bioreceptor, bio-funcionalizálás, moduláció
angol kulcsszavak Nanowires, growth, bioreceptor, biofuncionalization, conductivity modulation
megadott besorolás
Elektronikus Eszközök és Technológiák (Élettelen Természettudományok Kollégiuma)100 %
zsűri Informatikai–Villamosmérnöki
Kutatóhely Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet (MTA Természettudományi Kutatóközpont)
résztvevők Balázsi Csaba
Erdélyi Róbert
Kurunczi Sándor
Pongrácz Anita
Volk János
Vonderviszt Ferenc
projekt kezdete 2009-01-01
projekt vége 2012-12-31
aktuális összeg (MFt) 5.025
FTE (kutatóév egyenérték) 6.33
állapot lezárult projekt
magyar összefoglaló
Napjainkban hatalmas igény lép fel a biológiai és más kémiai anyagok detektálására: minél érzékenyebb, gyorsabb, okosabb szenzorokra van szükség az életminőség, illetve a biztonság javítása érdekében. Bio-kompatibilis nanostruktúrák alkalmazásával lehetőség nyílik ezigénynek a kielégítésére, hiszen az érzékelő elem méretének csökkenésével nő a felület/ térfogat aránya, miáltal nő a környezet változására való érzékenysége is. A jelen pályázat célja, hogy elősegítse azoknak a folyamatoknak a megértését, amelyek meghatározzák a gazdaságos, alacsony hőmérsékletű vizes kémiai módszerrel növesztett vékony (~30nm) ZnO nanoszálaknak a minőségét és bioreceptorokkal való funkcionalizálását. Tervezzük a detektálandó biológiai elemek köthetőségének, valamint bioreceptorokkal ellátott nanoszál érzékenységének vizsgálatát különböző tulajdonságú bio-mollekulákkal. A kutatás eredményeként egy, biológiai molekulákra érzékeny, megbízható, gyors érzékelési eljárás fejlesztése várható.
angol összefoglaló
Nowadays, there is an enormous demand on detection of biological and chemical species: more sensitive, faster, more reliable and smarter sensors are required for improving life quality and safety. Biocompatible nanostructures are to be applied in sensorics to fulfill this demand, because with the decrease in the dimension of the sensing elements, its surface-to-volume ratio increases giving rise to higher sensitivity to changes of the environment. The present project aims at a better understanding of those key processes, which control the quality of very thin (~30nm) ZnO nanowires grown by the economical, low temperature aqueous chemical technique, and functionalized by bioreceptors. We plan to study the effect of analyte binding and check the sensitivity of functionalized nanowires using target molecules of widely different characteristics. As a final result, the development of a highly sensitive, reliable biosensing scheme for real-time detection of biological species in aqueous solution can be expected.
Key words: Nanowires, growth, bioreceptor, biofuncionalization, conductivity modulation





 

Zárójelentés

 
kutatási eredmények (magyarul)
Kimutattuk, hogy az egyszerű és alacsony hőmérsékletű nedves kémiai eljárásban a vizes cinknitrát/hexametiltetramin oldat koncentrációjának csökkentésével csökken a növesztett ZnO nanoszálak vastagsága. Újszerű módszert dolgoztunk ki a nanoszál növesztésére, amelyben a ZnO magrétegre leválasztott Stöber szilika nanogömbök monorétegével nemcsak vékony de hosszabb nanoszálak is növeszthetőek. Kimutattuk, hogy az ilyen szálnak jobb az UV fénnyel történő modulálhatósági hatásfoka. Megmutattuk, hogy rendezett, lokalizált nanoszálak növeszthetők a magrétegre felvitt PMMA fedőrétegben kialakított nukleációablakokon keresztül. Az így növesztett nanoszálak rendezettsége, minősége inkább az alkalmazott magréteg kristályi minőségétől függ, semmint a felületi durvaságától. Eljárást dolgoztunk ki az IC planár technológiába jobban integrálható horizontális nanoszálak növesztésére. A kontaktusokról induló és oxidon tovább növő szálak lehetővé teszik az eszköz térvezérlésű tranzisztorként hátsó gate általi vezérelhetőségét, amivel növelhető a szál modulálhatósági hatásfokát, modulálási sebességét. Demonstráltuk a horizontális szálak modulálhatóságát UV fényre (kb. öt nagyságrend változás ) illetve az IgG fehérjére Z domén receptorokkal. A modulálás már nagyon kis IgG (25 nM) koncentrációnál megfigyelhető, de a koncentráció növekedésével telítési jelleget mutat. Ennek valószínűleg a szálon szabadon maradt receptorok csökkenő száma lehet az oka.
kutatási eredmények (angolul)
We have shown that in the chemical bath deposition the thickness of the grown ZnO nanowires (NWs) is reduced with decreasing concentration of the aqueous zinc nitrate and hexamethylentetramine. A novel route has been developed using a monolayer of silica nanospheres deposited on ZnO seedlayer to grow thin but much longer NWs than usual. Such NWs were observed to have better UV modulation property than those formed without nanosphere layer. We demonstrated that the selective growth of NWs could be well realized via the nucleation windows pre-formed in the PMMA cap-layer over the seed layer. The crystal quality and alignment of such NWs was determined by the dispersion in the crystallographic orientation of the seed layer while the role of its surface roughness was negligible. Method to grow horizontal NWs which is integrable into IC planar technology has been developed. Being nucleated from the electrodes then grown along oxide surface, the NWs can be gated by a back electrode as a field effect transistor, thus their modulation efficiency, speed can be further achieved. Modulation of the horizontal NWs has been demonstrated for UV illumination (five order of magnitude change) and IgG with Z domain receptors. The modulation effect of IgG can be observed even at very low concentration (25 nM), which showed a saturation tendency with increasing IgG concentration, probably due to the limitation of the available binding sites of the Z domains on the NW surface for the IgGs.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=76287
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

 
Zoltán Szabó, Róbert Erdélyi, János Makai, János Balázs, and János Volk: Highly ordered three-dimensional ZnO nanorods for novel photonic devices, Phys. Stat. Sol. C, 2011
Róbert Erdélyi, Takahiro Nagata, David J. Rogers, Ferechteh H. Teherani, Zsolt E. Horváth, Zoltán Lábadi, Zsófia Baji, Yutaka Wakayama, and János Volk: Investigations into the Impact of the Template Layer on ZnO Nanowire Arrays Made Using Low Temperature Wet Chemical Growth, Cryst. Growth Des. 2011, 11, 2515–2519, 2011
N.Q. Khánh, I. Lukács, Gy. Sáfrán, R. Erdélyi, E. Fülöp, A. Deák, J. Volk: Effect of nanosphere monolayer on the morphology of ZnO nanowires grown by hydrothermal method, Materials Letters 79 (2012) 242–244, 2012
Z. Szabó, J. Volk, E. Fülöp, A. Deák, I. Bársony: Regular ZnO nanopillar arrays by nanosphere photolithography, Photonics and Nanostructures – Fundamentals and Applications xxx (2012), 2012
János Volk, Zoltán Szabó, Róbert Erdélyi, Nguyen Q. Khánh: Engineered ZnO nanowire arrays using different nanopatterning techniques, Proc. SPIE 8263, Oxide-based Materials and Devices III, 82631L (February 9, 2012), 2012
N.Q. Khánh, I. Lukács, S. Kurunczi, Gy. Sáfrán, Z. Szabó, and J. Volk, K. Kubina, R. Erdélyi: Integrated horizontal ZnO nanowires for sensor applications, Proc. SENSORS 2012, Taipei october 28 - 31, Taiwan. (2012) 703-706, 2012





 

Projekt eseményei

 
2012-05-18 07:58:53
Résztvevők változása
2010-06-02 16:15:07
Résztvevők változása
2009-07-27 10:52:43
Résztvevők változása




vissza »