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Oct 22, 2023

Graphene FET prueba múltiples enfermedades en un chip a la vez

Con el objetivo de lograr una solución integral de laboratorio en chip, Archer Materials ha anunciado un nuevo biochip que utiliza FET de grafeno (gFET). Desde su descubrimiento en 2004, la estructura reticular del grafeno ha demostrado

Con el objetivo de lograr una solución integral de laboratorio en chip, Archer Materials ha anunciado un nuevo biochip que utiliza FET de grafeno (gFET). Desde su descubrimiento en 2004, la estructura reticular del grafeno ha demostrado numerosas ventajas únicas, varias de las cuales pueden usarse en la fabricación de transistores para crear dispositivos ultrasensibles.

Los gFET son particularmente populares en aplicaciones de biodetección, ya que pueden proporcionar información sobre la salud del paciente a través de interacciones a nivel molecular entre el grafeno y las biopartículas objetivo. Archer envió recientemente un sensor de grafeno de biochip a una fundición comercial en una ejecución MPW. La compañía reveló que esta solución puede detectar múltiples enfermedades en un solo chip.

Dado que las tecnologías basadas en grafeno, como los gFET, son todavía relativamente nuevas, este artículo profundiza en los detalles detrás de la fabricación de gFET y brinda a los lectores un contexto sobre cómo se podría usar el grafeno para detectar múltiples enfermedades usando un solo chip.

Los gFET son notablemente similares a otros transistores de efecto de campo, como los MOSFET, pero difieren en el material utilizado como medio conductor. Mientras que los MOSFET utilizan materiales como el silicio para enviar corriente desde el drenaje a la fuente, los gFET utilizan una capa de grafeno de sólo decenas de micrómetros de espesor.

La fina capa de grafeno aporta numerosos beneficios, como la conductividad térmica y eléctrica, y también mejora considerablemente la sensibilidad del dispositivo a factores externos. Como tal, los laboratorios suelen utilizar gFET para caracterizar fluidos adyacentes porque la sensibilidad inherente a nivel molecular del grafeno puede detectar patógenos fácilmente.

Para acomodar muestras líquidas para las pruebas, Archer desarrolló por primera vez gFET "humectables" que pueden resistir el contacto con materiales líquidos. Luego, Archer amplió estos gFET para detectar enfermedades únicas, y el último desarrollo tiene como objetivo probar múltiples enfermedades en un solo chip.

Si bien el grafeno ofrece numerosos beneficios en comparación con la electrónica tradicional de silicio, tiene una buena cantidad de inconvenientes. El principal de ellos es un proceso de fabricación complejo, en el que los gFET requieren capas de grafeno extremadamente delgadas para funcionar correctamente.

Los procesos típicos de grafeno utilizan la deposición química de vapor (CVD) para "hacer crecer" el grafeno en un sustrato, después de lo cual se puede eliminar con cuidado. Luego, un proceso litográfico deposita los contactos metálicos de los gFET para conectarlos a circuitos externos. La litografía también se puede utilizar para modificar las capas de grafeno y crear las formas deseadas.

Al implementar un proceso similar, los dispositivos Archer gFET utilizan multiplexación de un solo dispositivo, donde cada sensor gFET se puede leer individualmente para detectar múltiples enfermedades en el mismo chip. Archer espera ofrecer eventualmente una función de ajuste en tiempo real para los parámetros gFET, lo que podría convertir a los sensores gFET en una solución reutilizable.

Archer espera que tanto el MPW como las obleas completas estén disponibles para su entrega a finales de 2023. En este punto, la empresa puede validar y evaluar los chips para que Archer comprenda mejor cómo funcionarán en un entorno práctico.

Si bien los gFET encuentran mucho uso en aplicaciones de biodetección, los beneficios de los transistores de grafeno pueden extenderse a diseños RFIC o conmutación de alta velocidad. Sin embargo, en última instancia, el alcance de los gFET depende de si los fabricantes pueden incorporar de manera confiable dispositivos de grafeno con silicio.

A pesar de esta incertidumbre, los FET de grafeno presentan claras ventajas, y se espera que salgan a la luz más después de la entrega de los últimos lanzamientos de Archer.