WIRELESS ORGANIC CHEMICAL SENSOR (15P07HNWLBauh)
无线有机化学传感器 (15P07HNWLBauh)
基本信息
- 批准号:1237960
- 负责人:
- 金额:$ 1.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-01-01 至 2014-04-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
For this research project highly sensitive Single wall carbon nano-tubules (SWNTs)are deposited by chemical vapor deposition (CVD) techniques on the surface of novel contour-mode AlN piezoelectric MEMS/NEMS resonators to form batteryless acoustic sensor wireless platforms for the detection of different gas species. A circuit will detect a particular species by finding differences between the resonant frequencies of micro/nanoresonators loaded with carbon nanotubes and decorated with inkjet deposited ss-DNA sequences. A high degree of specificity will result from the sequence dependent adhesion between the volatile organic molecules and the resonators. After a few seconds, the organic molecules will detach from the DNA enabling built-in reset as the environment changes. The RF interface electronics will periodically report these changes to an external interrogator. The resonant aluminum nitride (AlN) contour-mode sensor platform functionalized by combinations of single stranded DNA on single wall carbon nanotubes that is proposed here will permit several orders of magnitude enhancement of state-of-the-art sensor performance. Specifically, the new platform will make possible: (i) 10x reduction in the false alarm rate, (ii) 1,000x improvement in sensitivity (from part per billion to part per trillion thanks to extremely small resonant mass and high frequency of operation), (iii) 1,000x reduction in size for 100 analytes detection in a small volume, (iv) 200x power savings, (v) faster response time ( 5 seconds thanks to self-refreshing sensor), (vi) dramatically reduced fabrication costs (thanks to batch production), (vii) remote operations (resonator as RFID tag) and (viii) almost zero operating expenses (thanks to the disposable nature of the sensor).
在该研究项目中,通过化学气相沉积 (CVD) 技术将高灵敏度单壁碳纳米管 (SWNT) 沉积在新型轮廓模式 AlN 压电 MEMS/NEMS 谐振器的表面上,形成无电池声学传感器无线平台,用于检测不同的气体种类。电路将通过查找装载碳纳米管并用喷墨沉积的 ss-DNA 序列装饰的微/纳米谐振器的谐振频率之间的差异来检测特定物种。挥发性有机分子和谐振器之间的序列依赖性粘附将产生高度的特异性。几秒钟后,有机分子将从 DNA 上分离,从而随着环境的变化实现内置重置。 RF 接口电子设备将定期向外部询问器报告这些变化。本文提出的共振氮化铝 (AlN) 轮廓模式传感器平台通过单壁碳纳米管上的单链 DNA 组合进行功能化,将使最先进的传感器性能提高几个数量级。具体来说,新平台将实现:(i) 误报率降低 10 倍,(ii) 灵敏度提高 1,000 倍(由于谐振质量极小和工作频率高,从十亿分之一提高到万亿分之一), (iii) 尺寸减小 1,000 倍,可在小体积内检测 100 种分析物,(iv) 节能 200 倍,(v) 响应时间更快(由于自动刷新,响应时间为 5 秒)传感器),(vi)大大降低了制造成本(由于批量生产),(vii)远程操作(谐振器作为 RFID 标签)和(viii)几乎为零的运营费用(由于传感器的一次性性质)。
项目成果
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