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ChemFETは化学感度電界効果トランジスタであり、溶液中の化学物質の濃度を測定するセンサーとして使用されます。[1]ターゲット分析物の濃度が変化すると、トランジスタを流れる電流もそれに応じて変化します。[2]ここで、分析物溶液はソース電極とゲート電極を分離します。[3]溶液とゲート電極の間に濃度勾配が生じます。これは、ターゲット分析物に優先的に結合する受容体部分を含む FET 表面の半透膜が原因です。[3]この荷電分析物イオンの濃度勾配により、ソースとゲートの間に化学ポテンシャルが生じ、これが FET によって測定されます。[4]
工事
ChemFETのソースとドレインはISFETと同様に構築されており、ゲート電極は溶液によってソース電極から分離されています。[4]ゲート電極と溶液の界面は、受容体を含む半透膜と、試験対象物質が敏感な受容体部分と接触できるようにするギャップです。[5] ChemFETの閾値電圧は、溶液中の分析対象物と受容体が埋め込まれた半透性バリアと接触している分析対象物との間の濃度勾配に依存します。[5]
多くの場合、イオンフォアは、分析対象イオンが基質を通過して受容体まで移動することを促進するために使用されます。[6]例えば、陰イオンを標的とする場合、第四級アンモニウム塩（テトラオクチルアンモニウム臭化物など）を使用して膜に陽イオン性を付与し、基質を通過して受容体部分までの陰イオンの移動を促進します。[7]
アプリケーション
ChemFET は、液相または気相のいずれかで標的分析物を検出するために利用することができ、ゲート電極膜にある受容体と分析物の可逆的な結合を必要とする。[8] [3] ChemFET の用途は多岐にわたり、最も顕著なのは陰イオンまたは陽イオン選択センシングである。 [ 5]陽イオンセンシング ChemFET の方が陰イオンセンシング ChemFET よりも多くの研究が行われてきた。[5] ChemFET における陰イオンセンシングは、対象種のサイズ、形状、幾何学、極性、pH など多くの要因により、陽イオンセンシングよりも複雑である。[5]
実用的な制限
ChemFETの本体は一般的に頑丈であることが分かっています。[9] [4]しかし、別途参照電極が必要になるため、システム全体が大きくなり、より壊れやすくなる可能性があります。
歴史
オランダのエンジニアであるピエト・ベルグフェルドはMOSFETを研究し、それが化学や生物学の用途のセンサーに応用できることに気付きました。 [10]
1970年、ベルグフェルドはイオン感応電界効果トランジスタ（ISFET）を発明した。[11]彼はISFETを「特定の距離にゲートを持つ特殊なタイプのMOSFET」と表現した。[10] ISFET構造では、標準的なMOSFETの金属ゲートがイオン感応膜、電解質溶液、参照電極に置き換えられている。[12]
ChemFETは、1970年代にBergveldによって開発された概念である改良型ISFETに基づいています。[4] ChemFETとISFETの関係については混乱があります。ISFETはイオンのみを検出しますが、ChemFETはあらゆる化学物質（イオンを含む）を検出します。
参照
参考文献
- ^ Reinhoudt, David N. (1992). 「イオン選択性CHEMFETの開発における超分子化学の応用」.センサーとアクチュエータB: 化学. 6 (1–3): 179–185. Bibcode :1992SeAcB...6..179R. doi :10.1016/0925-4005(92)80052-y.
- ^ ルグテンバーグ、ロニー JW;アントニス、マルティンMG;エグベリンク、リチャード JM。エンベルセン、ヨハン F.J.ラインハウト、デヴィッド N. (1996 年 1 月 1 日) 「重金属イオン検出用のポリシロキサンベースの CHEMFET」。Journal of the Chemical Society、Perkin Transactions 2 (9): 1937–1941。土井：10.1039/p29960001937。ISSN 1364-5471。
- ^ abc Janata, Jiri (2004 年 11 月 1 日). 「CHEMFET の 30 年間 – 個人的な見解」. Electroanalysis . 16 (22): 1831–1835. doi :10.1002/elan.200403070. ISSN 1521-4109.
- ^ abcd Bergveld, P. (2003). 「ISFETOLOGYの30年」.センサーとアクチュエータB: 化学. 88 (1): 1–20. doi :10.1016/s0925-4005(02)00301-5.
- ^ abcde Antonisse, Martijn MG; Reinhoudt, David N. (1999年10月1日). 「電位差陰イオン選択センサー」.電気分析. 11 (14): 1035. doi :10.1002/(sici)1521-4109(199910)11:14<1035::aid-elan1035>3.0.co;2-i. ISSN 1521-4109.
- ^ Wróblewski、ヴォイチェフ;ヴォイチェホフスキー、カミル。ディブコ、アルトゥール。ブルジョスカ、ズビグニエフ。エグベリンク、リチャード JM。スネルリンク＝リュエル、ビアンカ HM;ラインハウト、デヴィッド N (2001)。 「リン酸選択性 CHEMFET の耐久性」。センサーとアクチュエーター B: 化学物質。78 (1-3): 315-319。土井：10.1016/s0925-4005(01)00832-2。
- ^ Antonisse, Martijn MG; Snellink-Ruël, Bianca HM; Engbersen, Johan FJ; Reinhoudt, David N. (1998 年 1 月 1 日)。「亜硝酸塩またはフッ化物選択性を備えた化学的に修飾された電界効果トランジスタ」。Journal of the Chemical Society、Perkin Transactions 2 (4): 775。doi :10.1039/a709076e。ISSN 1364-5471 。
- ^ Han, Jin-Woo; Rim, Taiuk; Baek, Chang-Ki; Meyyappan, M. (2015 年 9 月 30 日)。「低電力ガスセンサー用 1 次元シリコンナノワイヤと 2 次元スズ酸化物薄膜のハイブリッド統合による化学ゲート電界効果トランジスタ」ACS Applied Materials & Interfaces。7 ( 38): 21263–9。doi :10.1021 / acsami.5b05479。ISSN 1944-8244。PMID 26381613 。
- ^ Jimenez-Jorquera, Cecilia; Orozco, Jahir; Baldi, Antoni (2009 年 12 月 24 日). 「環境モニタリング用 ISFET ベース マイクロセンサー」.センサー. 10 (1): 66. Bibcode :2009Senso..10...61J. doi : 10.3390/s100100061 . PMC 3270828. PMID 22315527 .
- ^ ab Bergveld, Piet (1985年10月). 「MOSFETベースのセンサーの影響」(PDF) .センサーとアクチュエータ. 8 (2): 109–127. Bibcode :1985SeAc....8..109B. doi :10.1016/0250-6874(85)87009-8. ISSN 0250-6874. 2021年4月26日時点の オリジナル(PDF)からアーカイブ。 2019年10月7日閲覧。
- ^ Chris Toumazou、Pantelis Georgiou (2011 年 12 月)。「ISFET 技術の 40 年: ニューロンセンシングから DNA シーケンシングまで」。Electronics Letters。doi : 10.1049/el.2011.3231。2016年5 月 13日閲覧。
- ^ Schöning, Michael J.; Poghossian, Arshak (2002 年 9 月 10 日). 「生物学的に敏感な電界効果トランジスタ (BioFET) の最近の進歩」(PDF) . Analyst . 127 (9): 1137–1151. Bibcode :2002Ana...127.1137S. doi :10.1039/B204444G. ISSN 1364-5528. PMID 12375833.