Un ChemFET es un transistor de efecto de campo químicamente sensible , que es un transistor de efecto de campo utilizado como sensor para medir concentraciones químicas en solución . [1] Cuando cambia la concentración del analito objetivo , la corriente a través del transistor cambiará en consecuencia. [2] Aquí, la solución de analito separa los electrodos fuente y puerta . [3]Un gradiente de concentración entre la solución y el electrodo de puerta surge debido a una membrana semipermeable en la superficie de FET que contiene restos de receptor que se unen preferentemente al analito diana. [3] Este gradiente de concentración de iones analitos cargados crea un potencial químico entre la fuente y la puerta, que a su vez es medido por el FET. [4]
Construcción
La fuente y el drenaje de un ChemFET están construidos como para un ISFET , con el electrodo de puerta separado del electrodo de la fuente por una solución. [4] La interfaz del electrodo de puerta con la solución es una membrana semipermeable que contiene los receptores y un espacio para permitir que la sustancia bajo prueba entre en contacto con los restos sensibles del receptor. [5] El voltaje umbral de un ChemFET depende del gradiente de concentración entre el analito en solución y el analito en contacto con su barrera semipermeable incorporada al receptor. [5]
A menudo, los ionóforos se utilizan para facilitar la movilidad de los iones del analito a través del sustrato hasta el receptor. [6] Por ejemplo, cuando se dirigen a los aniones, se utilizan sales de amonio cuaternario (como el bromuro de tetraoctilamonio ) para proporcionar naturaleza catiónica a la membrana, facilitando la movilidad del anión a través del sustrato hasta los restos del receptor. [7]
Aplicaciones
Los ChemFET se pueden utilizar en fase líquida o gaseosa para detectar el analito diana, lo que requiere la unión reversible del analito con un receptor ubicado en la membrana del electrodo de entrada. [8] [3] Existe una amplia gama de aplicaciones de ChemFET, que incluyen la detección selectiva de aniones o cationes de manera más notable. [5] Se ha realizado más trabajo con ChemFET con detección de cationes que con ChemFET con detección de aniones. [5] La detección de aniones es más complicada que la detección de cationes en ChemFET debido a muchos factores, incluidos el tamaño, la forma, la geometría, la polaridad y el pH de las especies de interés. [5]
Limitaciones practicas
El cuerpo de un ChemFET generalmente es robusto. [9] [4] Sin embargo, el requisito inevitable de un electrodo de referencia separado hace que el sistema sea más voluminoso en general y potencialmente más frágil.
Historia
El MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) [10] fue inventado por el ingeniero egipcio Mohamed M. Atalla y el ingeniero coreano Dawon Kahng en 1959. [11] El ingeniero holandés Piet Bergveld estudió más tarde el MOSFET y se dio cuenta de que podía adaptarse en un sensor para aplicaciones químicas y biológicas. [10]
En 1970, Bergveld inventó el transistor de efecto de campo sensible a iones (ISFET). [12] Describió el ISFET como "un tipo especial de MOSFET con una puerta a cierta distancia". [10] En la estructura ISFET, la compuerta de metal de un MOSFET estándar se reemplaza por una membrana sensible a iones , una solución electrolítica y un electrodo de referencia . [13]
Los ChemFET se basan en un ISFET modificado, un concepto desarrollado por Bergveld en la década de 1970. [4] Existe cierta confusión en cuanto a la relación entre ChemFET e ISFET. Mientras que un ISFET solo detecta iones, un ChemFET detecta cualquier sustancia química (incluidos los iones).
Ver también
- Resistencia química
- EOSFET
- Nariz electrónica
Referencias
- ^ Reinhoudt, David N. (1992). "Aplicación de la química supramolecular en el desarrollo de CHEMFET selectivos de iones" . Sensores y actuadores B: Químico . 6 (1-3): 179-185. doi : 10.1016 / 0925-4005 (92) 80052-y .
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