FET를 트랜스듀서로 사용하는 전자 (바이오)센서
1부에서는 FET의 기본 사항, 다양한 유형의 FET, EmStat Pico를 사용하여 특성화하는 방법에 대해 설명합니다.
2부에서는 반도체로서의 그래핀, 유기 전기 화학 FET의 개념 등 고급 FET에 대해 더 집중적으로 다룹니다.
전계 효과 트랜지스터(FET)는 일반적인 전자 부품이지만 신호 증폭 기능이 내장된 화학(바이오) 센서를 구축하는 데도 적합합니다. 전기화학자들은 특성화 도구에 대한 투자 비용이라는 장애물로 인해 FET 기반 센서의 가능성을 탐색하는 것을 주저합니다. 이 웨비나는 이를 바꾸고자 합니다.
두 명의 발표자:
루츠 스트라트만 박사(PalmSens)는 FET 전문가인 마르친 시몬 필리피아크 박사(폴란드 과학원 물리화학연구소)와 함께 FET 기반 센서의 기본 원리, 특성 분석 방법, 사용 장비, 그리고 몇 가지 응용 사례에 대해 논의할 예정입니다.
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웹 세미나의 챕터 FET를 트랜스듀서로 사용하는 전자 (바이오)센서 - 1부
- 0:00 연사 소개
- 2:00 FET를 측정하는 전위차계
- 5:05 물리 화학 연구소와의 검증 협력
- 6:20 소개 마르친 시몬 필리피악
- 9:06 전계 효과 트랜지스터란 무엇인가요?
- 11:36 바이포텐시오스탯을 FET에 연결하는 두 가지 접근 방식
- 15:00 엠스탯 피코 벤치마킹
- 17:18 바이오센싱 애플리케이션을 위한 세 가지 아키텍처
- 20:47 EmStat Pico를 사용한 확장 게이트 측정
- 29:14 FET 기반 바이오센싱의 장점과 과제
- 32:43 면역FET, 표면 공학 및 PEG의 수용체 크기
- 40:50 측정 예시 TSH 스파이크 말 혈청
- 44:10 결론
- 47:18 질문 1: PalmSens 전위차계와 함께 EIS를 사용하여 트랜스 컨덕턴스를 측정할 수 있나요?
- 48:30 질문 2: PEG의 역할은 무엇인가요? 감지 메커니즘은 무엇인가요? 분석물질의 전하를 감지하나요?
- 48:38 질문 3: 10nA가 실제로 바이오 웨어러블에 적합할까요?
- 51:21 질문 4:
- 51:20 FET를 사용한 측정에 PalmSens4를 사용할 수 있나요?
- 54:10 질문 5: 바이포텐시오스탯을 FET에 연결하는 방법은 무엇인가요?
- 57:12 질문 6: 카운터 전극과 기준 전극이 서로 연결된 이유는 무엇인가요?
- 58:55 질문 7: EmStat Pico는 바이오센싱을 위한 세 가지 유형의 FET 아키텍처를 모두 측정할 수 있습니까?
- 1:03:46 질문 8: PEG 스페이서는 어떻게 감도를 향상시키며 일부 전하를 발생시킬 수도 있나요?
- 1:05:58 질문 9: 바이오센서 애플리케이션을 위해 FET를 선택할 때 중요한 파라미터는 무엇인가요?
웹 세미나의 챕터 FET를 트랜스듀서로 사용하는 전자 (바이오)센서 - 2부
- 0:00 연사 소개
- 0:30 요약 전계 효과 트랜지스터를 트랜스듀서로 사용하는 전자 바이오센서 - 1부
- 3:20 소개 마르친 시몬 필리피악
- 4:55 1장 - 전계 효과 트랜지스터 기반 바이오 센싱을 위한 소형화된 멀티플렉스 전위차단기
- 5:06 1장 - EmStat Pico MUX16을 사용한 개념 증명 연구
- 16:20 1장 - 결론
- 16:52 2장 - 단일 시트 CVD 성장 그래핀
- 20:40 2장 - MOSFET 대 전해질 게이트 FET
- 21:50 2장 - EmStat Pico 개발 키트를 사용한 GFET 측정 설정
- 28:02 2장 - 결론
- 29:05 3장 - 유기 전기 화학 트랜지스터(OECT)
- 31:30 3장 - 결론
- 34:35 질문 1 - 게이트는 금 전극이며 접지되어 있나요?
- 35:23 질문 2 - 금 층의 두께는 얼마인가요?
- 36:00 질문 3 - 그래프 끝에 있는 노이즈는 무엇인가요?
- 37:57 질문 4 - 길고 차폐되지 않은 케이블이 있는 것으로 보이는데 왜 FET를 패러데이 케이지에 넣는 건가요?
- 40:46 질문 5 - 같은 유형의 MOSFET 16개가 16개의 다른 결과를 보이는 이유는 무엇인가요?
- 42:43 질문 6 - GFET은 시간이 지나도 안정적입니까? 아니면 시간이 지남에 따라 누설 전류가 증가합니까?
- 45:22 질문 7 - 멀티플렉싱을 위해 트랜지스터가 16개나 필요한 이유는 무엇인가요? 트랜지스터 하나만 있으면 충분하지 않을까요?
- 48:03 질문 8 - EmStat Pico 개발 키트와 EmStat Pico MUX16의 차이점은 무엇입니까?
- 50:19 질문 9 - 사용 중인 티올 화학물질은 무엇이며 사슬 길이는 얼마인가요?
- 51:10 질문 10 - FET보다 온/오프 비율이 더 높은 탄소 나노튜브 FET를 사용하지 않는 이유는 무엇인가요?
FET 측정에 대해 자주 묻는 질문
FET 측정을 시작하는 것이 어렵지 않습니다. 아래에서 가장 자주 묻는 질문을 읽어보세요.
FET 특성 분석에는 어떤 계측기가 필요합니까?
FET 특성화를 위해 두 가지 전위, 즉 VSD와 VG가 제어되고 소스-드레인 전류 ISD가 기록되며 선택적으로 게이트 전류 IG가 기록됩니다. 단일 채널 포텐시오스탯은 이러한 측정을 수행할 수 없습니다. 바이포텐시오스탯, 두 개의 단일 채널 포텐시오스탯 또는 멀티 채널 기기가 필요합니다.
FET 특성 분석에 필요한 계측기
양극 전위차계, 단일 채널 전위차계 2개 또는 다중 채널 기기가 필요합니다.EmStat Pico에는 2개의 채널이 있기 때문에 2개의 WE, 2개의 RE 및 2개의 CE 연결이 있습니다. 바이포텐시오스탯 모드로 전환하면 사실상 WE 2개, RE 1개, CE 1개가 됩니다. 첫 번째 WE는 가변 전위를 제어하는 데 사용하고 두 번째 WE는 정전위를 적용하는 데 사용할 수 있으며, 두 전극 모두 동시에 전류를 기록합니다.
전위 제어와 전류 기록이 완벽하게 동기화된 단일 장치를 사용하여 측정하는 것은 실용적이고 비용 효율적입니다. EmStat Pico의 장점은 MethodSCRIPT 기능입니다. 이 기능을 사용하면 양쪽 작동 전극에서 효과적으로 자동 범위를 설정할 수 있습니다. 표준 바이포텐시오스탯 측정을 통해 첫 번째 WE의 전류 범위는 최적화(자동 범위 지정)가 가능하지만 두 번째 WE의 전류 범위는 고정되어 있습니다. 이 애플리케이션 노트의 MethodSCRIPT 코드(부록 4.1 참조)에는 두 번째 WE의 전류 범위도 최적화하는 루프가 포함되어 있습니다.
EmStat Pico 개발 키트로 시작하기이 실험에 PalmSens4를 사용할 수 있나요?
예, PalmSens4 전위차계는 이러한 실험을 수행할 수 있지만 두 번째 작동 전극에 대한 자동 범위 지정 기능은 없습니다. 이 제한을 극복하는 좋은 방법은 여러 측정에서 스윕을 분할하는 것입니다. 이 작업은 PSTrace의 스크립팅 창에서 편리하게 수행할 수 있습니다.
바이포텐시오스탯이 탑재된 PalmSens4 알아보기엠스탯 피코에 CE1과 RE1을 결합한 이유는 무엇인가요?
레퍼런스 RE1 없이 WE1 전위는 어떻게 조작되나요?
EmStat Pico는 두 개의 개별 채널이 아닌 이중 전위차계로 사용됩니다. 즉, WE0과 WE1은 동일한 RE와 CE를 모두 공유합니다.
바이포텐셜 통계에 대해 자세히 알아보기MethodSCRIPT는 어떻게 작동하나요?
메소드스크립트는 최신 세대의 PalmSens 포텐시오스탯이 사용하는 언어입니다. MethodSCRIPT를 사용하면 기기 또는 전위차계 모듈을 완벽하게 제어할 수 있습니다. MethodSCRIPT를 사용하면 측정 기술을 사용자 지정 및 결합하고 온보드 스토리지 사용, 데이터 분석 및 외부 주변 장치 제어 등의 작업을 수행할 수 있습니다. 예를 들어 EmStat Pico는 MethodSCRIPT를 지원합니다.
MethodSCRIPT에 대해 자세히 알아보기
FET 측정을 수행하기 위해 표시된 코드를 사용할 수 있나요?
예, 코드는 해당 애플리케이션 노트에 설명되어 있으며, 코드 사용 방법에 대한 앱 노트와 함께 기술 자료에서 다운로드할 수 있습니다:
앱 노트 읽기 - FET 특성화PGE 스페이서가 감도 향상에 어떤 도움이 되나요?
PEG - 폴리에틸렌 글리콜은 생체 반발성이 있으며 비특이적 흡착을 줄여줍니다.
파트너가 FET 바이오센서 플랫폼을 제공하는 경우 PalmSens 파트너십은 어떻게 이루어지나요?
PalmSens 계약 연구를 제공하지 않습니다. PalmSens 기기의 공급업체가 되고 귀하는 FET 바이오센서 플랫폼을 특성화합니다.
게이트 스윕 중에 소스-드레인 전류를 일정하게 유지하고 드레인 전압 변화를 측정할 수 있습니까?
소스-드레인 전류를 일정하게 유지하는 것은 그래핀 FET에 자주 사용됩니다. EmStat Pico는 갈바노스탯이 아니므로 현재로서는 이 기능이 불가능합니다. PalmSens4는 전류를 일정하게 유지할 수 있습니다.
바이포텐시오스탯이 탑재된 PalmSens4 알아보기확장 게이트 FET 기반 센서가 전위차 모드에서 사용되는 전위차계의 온보드 FET와 동일한 방식으로 신호를 증폭하나요?
질문은 계속됩니다: 따라서 온보드 FET에 의존하거나 필요한 경우 신호 증폭을 위해 추가 온보드 FET를 추가하는 것이 더 안전/안정적이지 않을까요?
답변: 원리는 동일해야 합니다. 자체 FET 선택의 장점은 측정 원리와 프로브에 가장 잘 맞는 파라미터를 선택할 수 있다는 것입니다. 확장 게이트 FET는 다른 화학 FET 유형(ISFET, GFET)의 작동 원리를 보여줄 수 있는 좋은 예이므로 교육 목적으로는 가장 좋은 선택입니다.