Биосенсоры на основе интегральных микросхем — это сегодня тот элемент, без которого не обходятся фармацевтические компании при разработке новых лекарств. Используют их также в химических анализаторах, применяемых для выявления опасных веществ в воздухе, в продуктах питания, для поиска молекул-маркеров заболеваний и так далее.
Проблема современных биосенсоров, помимо высокой цены — использование для их изготовления золота. Свойства этого металла, такие как высокая стабильность, устойчивость к окислению и высокая проводимость, позволяют говорить о его незаменимости для микроэлектроники в целом и оптоэлектроники в частности.
Однако с золотом непросто работать, и металл это недешёвый. Хотя для микроэлектроники его требуется не так уж много, применение напыления слоёв золота в микроэлектронном изделии неизбежно поднимает его цену.
Между тем есть такой распространённый и недорогой металл, как медь. Её оптические свойства не хуже, чем у золота, а цена — заметно ниже. Есть у меди и существенный недостаток — этот металл в присутствии кислорода быстро окисляется. Поэтому до недавнего времени считалось, что для применения в биосенсорах медь попросту не годится.
Исследователи из МФТИ и сколковской лаборатории GrapheneTek совместно с учёными Университета Южной Дании разработали технологию, позволяющую успешно заменить золото в в биосенсорах на медь, заодно повысив чувствительность сенсоров.
Чтобы медь не окислялась, предложено наносить поверх неё тонкий, в 10 нм, слой диэлектрика. Этого оказалось достаточно, чтобы защитить металл от окисления. Кроме того, учёные наносят сверху также слой из оксида графена, что дополнительно повышает чувствительности биосенсоров.
Пока что работа носит научный характер, почитать о технологии подробнее можно здесь, но ещё до конца года разработчики обещают довести её до возможности использования в производстве.
Как ожидается, можно будет или просто сэкономить, отказавшись от использования золота, или начать выпуск более миниатюрных биосенсоров, которые в перспективе можно будет использовать даже в мобильных гаджетах и другой носимой электронике.