• 化學化工學院朱志教授在Science合作發文報道基于DNA模板的高性能碳基晶體管

    發表時間:2020-06-03瀏覽次數:206

     近日,化學化工學院朱志教授課題組與北京大學孫偉研究員課題組、清華大學唐建石研究員課題組、美國國家標準與技術研究院鄭明博士合作,探索了生物-碳納米管復合界面及大面積取向排列的調控新方法,相關研究成果以“DNA-directed nanofabrication of high-performance carbon nanotube field-effect transistors”為題發表于Science2020, 368, 878-881。

    生物自組裝結構具有精細的三維形貌,其關鍵結構參數小于光刻等傳統納米加工手段的分辨率極限。利用自組裝生物分子為加工模板,已經實現了金屬、碳基、氧化物材料的形貌可控合成。然而,基于生物模板的電學器件,其性能往往遠落后于通過蝕刻或薄膜方法制備的同類器件,并且缺乏長程取向規整性,制約了生物模板在高性能器件中的應用。

    針對上述挑戰,他們以組裝于DNA模板的平行碳納米管(CNT)陣列作為模型體系,研究了界面生物分子組成對器件性能的影響,開發了一種基于固定洗脫處理流程的界面工程方法。在不改變CNT排列的基礎上,有效地去除界面處的金屬離子、生物分子等雜質,提升基于生物模板的碳基晶體管性能,示出良好的開態性能和快速的電流開關轉化,從而展現出高精準度生物模板在高性能晶體管領域的應用潛力?;诳臻g限域效應,他們還發展了大面積取向排列陣列的新方法,并探討了決定取向排列精準度的關鍵因素。在高性能電子器件和生物分子自組裝的交叉領域,當前方法具有構建基于生物模板大規模電子器件的潛力。兼具電學特性與生物響應特性的高性能電子生物融合器件也有望在未來的生物傳感器與驅動器中得到應用。

    北京大學孫偉研究員團隊長期從事核酸引導的精準納米組裝研究,廈門大學朱志教授團隊長期從事微納加工及微流控研究,雙方緊密合作,優勢互補,聯合清華大學和美國國家標準與技術研究院等多團隊聯合攻關完成該工作。共同第一作者廈門大學化學化工學院2011協同創新中心博士研究生陳雅鴻負責了碳納米管組裝及大面積陣列化工作,孫偉研究員和朱志教授為論文的共同通訊作者。該研究工作得到國家自然科學基金資助。

     

    論文鏈接:https://science.sciencemag.org/content/368/6493/878 


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