(bio)capteurs électroniques utilisant le FET comme transducteur
La première partie traite des principes fondamentaux des FET, des différents types de FET et de la manière d'utiliser l'EmStat Pico pour les caractériser.
La deuxième partie est plus axée sur les FET avancés, par exemple le graphène comme semi-conducteur, les concepts de FET électrochimiques organiques, etc.
Les transistors à effet de champ (FET) sont des composants électroniques courants, mais ils conviennent également à la construction de (bio)capteurs chimiques avec amplification du signal intégrée. Les électrochimistes hésitent à explorer les possibilités des capteurs basés sur les transistors à effet de champ, en raison de l'obstacle que représentent les coûts d'investissement pour les outils de caractérisation. Ce webinaire vise à changer cela.
Deux présentateurs :
Lutz Stratmann(PalmSens) discutera avec Marcin Szymon Filipiak (Institut de chimie physique, Académie polonaise des sciences), expert en FET, des principes de base des capteurs à FET, de la manière dont ils sont caractérisés, des instruments à utiliser et de quelques exemples d'application.
Chapitres dans la vidéo : passez rapidement à votre sujet préféré
- Chapitres du webinaire Capteurs (bio)électroniques utilisant un transducteur FET - partie 1
- Chapitres du webinaire Capteurs (bio)électroniques utilisant un transducteur FET - partie 2
Chapitres du webinaire Capteurs (bio)électroniques utilisant un transducteur FET - partie 1
- 0:00 Présentation des intervenants
- 2:00 Bipotentiostat pour mesurer les FETs
- 5:05 Coopération pour la validation avec l'Institut de chimie physique
- 6:20 Introduction Marcin Szymon Filipiak
- 9:06 Qu'est-ce qu'un transistor à effet de champ ?
- 11:36 Deux approches pour connecter le bipotentiostat au FET
- 15:00 Analyse comparative de l'EmStat Pico
- 17:18 Trois architectures pour les applications de biodétection
- 20:47 Mesures à grille étendue avec EmStat Pico
- 29:14 Avantages et défis de la biodétection à base de FET
- 32:43 Taille des récepteurs dans les immunoFETs, ingénierie de surface et PEG
- 40:50 Exemple de mesure TSH sérum de cheval dopé
- 44:10 Conclusion
- 47:18 Question 1 : Est-il possible de mesurer la transconductance en utilisant le SIE avec un potentiostat PalmSens?
- 48:30 Question 2 : Quel est le rôle du PEG ? Quel est le mécanisme de détection ? Détectez-vous la charge de l'analyte ?
- 48:38 Question 3 : L'utilisation de 10nA dans les produits bio-portables a-t-elle un sens dans la réalité ?
- 51:21 Question 4 :
- 51:20 Puis-je utiliser le PalmSens4 pour effectuer des mesures à l'aide de FET ?
- 54:10 Question 5 : Comment connecter un bipotentiostat à un FET ?
- 57:12 Question 6 : Pourquoi la contre-électrode et l'électrode de référence sont-elles connectées l'une à l'autre ?
- 58:55 Question 7 : L'EmStat Pico peut-il mesurer les trois types d'architectures FET pour la biodétection ?
- 1:03:46 Question 8 : Comment l'espaceur PEG améliore-t-il la sensibilité et peut-il également contribuer aux charges ?
- 1:05:58 Question 9 : Quels sont les paramètres cruciaux lors du choix d'un FET pour une application de biocapteur ?
Chapitres du webinaire Capteurs (bio)électroniques utilisant un transducteur FET - partie 2
- 0:00 Présentation des intervenants
- 0:30 Résumé Biocapteurs électroniques utilisant le transistor à effet de champ comme transducteur - partie 1
- 3:20 Introduction Marcin Szymon Filipiak
- 4:55 Chapitre 1 - Bipotentiostat multiplexé miniaturisé pour la biodétection basée sur les transistors à effet de champ
- 5:06 Chapitre 1 - Études de faisabilité utilisant l'EmStat Pico MUX16
- 16:20 Chapitre 1 - Conclusion
- 16:52 Chapitre 2 - Graphène cultivé par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) sur un seul feuillet
- 20:40 Chapitre 2 - MOSFET vs FET à grille d'électrolyte
- 21:50 Chapitre 2 - Configuration des mesures GFET à l'aide du kit de développement EmStat Pico
- 28:02 Chapitre 2 - Conclusion
- 29:05 Chapitre 3 - Transistor électrochimique organique (OECT)
- 31:30 Chapitre 3 - conclusions
- 34:35 Question 1 - La grille est-elle l'électrode d'or et est-elle également mise à la terre ?
- 35:23 Question 2 - Quelle est l'épaisseur de la couche d'or ?
- 36:00 Question 3 - Quel est le bruit à la fin du graphique ?
- 37:57 Question 4 - Pourquoi placez-vous les FET dans une cage de Faraday alors qu'il semble que vous ayez des câbles longs et non blindés ?
- 40:46 Question 5 - Pourquoi 16 MOSFETS du même type donnent-ils 16 résultats différents ?
- 42:43 Question 6 - Le GFET est-il stable dans le temps ? Ou le courant de fuite augmente-t-il avec le temps ?
- 45:22 Question 7 - Pourquoi faut-il jusqu'à 16 transistors pour le multiplexage ? Un seul transistor ne suffirait-il pas ?
- 48:03 Question 8 - Quelle est la différence entre le kit de développement EmStat Pico et le EmStat Pico MUX16 ?
- 50:19 Question 9 - Quel est le thiol chimique que vous utilisez et quelle est la longueur de la chaîne ?
- 51:10 Question 10 - Pourquoi ne pas utiliser des FET à nanotubes de carbone qui ont un rapport marche/arrêt plus élevé que les FET ?
Questions fréquemment posées sur les mesures de FET
Il n'est pas forcément difficile de commencer à mesurer des FET. Lisez ci-dessous les questions les plus fréquemment posées.
De quel instrument ai-je besoin pour la caractérisation des FET ?
Pour la caractérisation des FET, deux potentiels différents sont contrôlés, VSD et VG, le courant source-drain ISD est enregistré, et éventuellement le courant de grille IG. Un potentiostat à canal unique ne pourra pas effectuer ces mesures. Un bipotentiostat, deux potentiostats à un canal ou un instrument à plusieurs canaux sont nécessaires.
Instrument nécessaire à la caractérisation des FET
Un bipotentiostat, deux potentiostats à canal unique ou un instrument à canaux multiples sont nécessaires.Un EmStat Pico a 2 connexions WEs, 2 RE et 2 CE parce qu'il a 2 canaux. Lorsqu'il est commuté en mode bipotentiostat, il possède effectivement 2 WE, 1 RE et 1 CE. Le premier WE peut être utilisé pour contrôler un potentiel variable et le second WE pour appliquer un potentiel constant, tandis que les deux électrodes enregistrent simultanément des courants.
L'utilisation d'un seul appareil avec un contrôle de potentiel et un enregistrement de courant parfaitement synchronisés pour la mesure est pratique et rentable. Un avantage de l'EmStat Pico est la capacité MethodSCRIPT. Elle permet en effet d'obtenir une gamme automatique sur les deux électrodes de travail. Les mesures standard au bipotentiostat permettent d'optimiser la gamme de courant à la première électrode de travail (auto-ranging), mais la gamme de courant à la deuxième électrode de travail est fixe. Le code MethodSCRIPT de cette note d'application (voir annexe 4.1) comprend une boucle qui optimise également la gamme de courant pour la deuxième électrode de travail.
Commencer avec le kit de développement EmStat PicoPuis-je utiliser le PalmSens4 pour cette expérience ?
Oui, le bipotentiostat PalmSens4 est capable de réaliser ces expériences, mais il n'y aura pas de réglage automatique pour les deuxièmes électrodes de travail. Une bonne façon de surmonter cette limitation est de diviser le balayage en plusieurs mesures. Ceci est facilement réalisable dans la fenêtre de script de PSTrace.
Découvrez le PalmSens4 avec le BipotentiostatPourquoi avez-vous combiné CE1 et RE1 sur l'EmStat Pico ?

Il suffit de contrôler le potentiel comme dans un système à 2 électrodes. Nous n'avons pas besoin du système à 3 électrodes. C'est pourquoi nous combinons CE1 et RE1.
En savoir plus sur les systèmes à 2 et 3 électrodesComment le potentiel WE1 est-il manipulé sans référence RE1 ?
L'EmStat Pico est utilisé comme un bipotentiostat au lieu de deux canaux séparés. Cela signifie que WE0 et WE1 partagent les mêmes RE et CE.
En savoir plus sur les bipotentiostatsComment fonctionne MethodSCRIPT ?
MethodSCRIPT est le langage utilisé par la dernière génération de potentiostats PalmSens. MethodSCRIPT vous donne un contrôle total sur l'instrument ou le module du potentiostat. MethodSCRIPT vous permet de personnaliser et de combiner des techniques de mesure et d'effectuer des actions telles que l'utilisation de la mémoire embarquée, l'analyse des données et le contrôle des périphériques externes. L'EmStat Pico, par exemple, prend en charge MethodSCRIPT.
Utiliser MethodSCRIPT sur le kit de développement EmStat Pico
Lire la note d'application - Caractérisation des FET
En savoir plus sur MethodSCRIPT
Le code permettant d'effectuer des mesures de FET est-il disponible ?
Oui, le code est décrit dans la note d'application correspondante et peut être téléchargé dans la base de connaissances, avec la note d'application sur la façon d'utiliser le code :
MethodSCRIPT pour effectuer des mesures de FET
Lire la note d'application - Caractérisation des FETComment l'espaceur PGE contribue-t-il à améliorer la sensibilité ?
PEG - Le polyéthylène glycol est bio-répulsif et réduit la quantité d'adsorption non spécifique.
Comment fonctionne un partenariat avec PalmSens, étant donné qu'une plate-forme de biocapteur FET est fournie par un partenaire ?
PalmSens ne propose pas de recherche sous contrat. PalmSens serait le fournisseur des instruments et vous caractériseriez votre plateforme de biocapteur FET.
Pouvez-vous maintenir le courant source-drain constant et mesurer la variation de la tension du drain pendant un balayage de la grille ?
Le maintien d'un courant source-drain constant est souvent utilisé pour les transistors à effet de champ au graphène. L'EmStat Pico n'est pas un galvanostat, donc pour le moment, ce n'est pas possible. Le PalmSens4 est capable de maintenir le courant constant.
Découvrez le PalmSens4 avec le BipotentiostatUn capteur basé sur un FET à grille étendue amplifie-t-il le signal de la même manière qu'un FET embarqué du potentiostat utilisé en mode potentiostatique ?
La question continue : Par conséquent, ne serait-il pas plus sûr et plus fiable de s'appuyer sur les FET embarqués ou même d'ajouter un FET embarqué supplémentaire pour l'amplification du signal si nécessaire ?
Réponse : Les principes devraient être les mêmes. L'avantage de choisir votre propre FET est que vous pouvez choisir les paramètres qui correspondent le mieux à votre principe de mesure et à votre sonde. Les FET à grille étendue sont un bon exemple pour démontrer le principe de fonctionnement d'autres types de FET chimiques (ISFET, GFET), c'est donc le meilleur choix à des fins éducatives.