Original title: Detekce fragmentů DNA/RNA pomocí grafenového senzoru a vliv horního elektrolytického hradla
Translated title: Detection of DNA/RNA fragments using graphene sensor and influence of upper electrolytic gate
Authors: Herzánová, Kristína ; Konečný, Martin (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
Document type: Bachelor's theses
Year: 2022
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Jedinečné vlastnosti grafenu, jako je biokompatibilita, vysoká mobilita nosičů náboje a povrchová citlivost, z něj činí vhodný materiál pro biosenzory. Cílem této práce je popsat a představit takové senzory a měření provedená za účelem detekce fragmentů DNA, konkrétně látek na bázi cytosinu. Grafen je v polem řízených tranzistorech zapojen jako vodivý snímající kanál. Dopování grafenu vyvolané adsorpcí molekul na vodivém kanálu způsobuje změny transportních vlastností grafenu. Tyto změny se odrážejí v měření elektronických odezev: měření odporu grafenové vrstvy reagujícího v reálném čase na přidávání různých roztoků a závislost odporu na průběžné změně hradlového napětí. Druhou metodu měření lze provádět FET senzorem zapojeným v konfiguraci se spodním nebo elektrolytickým horním hradlem. Je sledován rozdíl mezi oběma konfiguracemi a také vliv vzdálenosti mezi grafenem a horní hradlovou elektrodou na odezvu senzoru. Výsledkem těchto měření jsou transferové křivky vykazující typické píky označující bod neutrality (Diracův bod) grafenu. Různé koncentrace roztoku analytu vedou k různým hodnotám napětí Diracova bodu, což slouží ke kvantifikaci úrovně dopování grafenu. Graphene's unique properties, such as biocompatibility, high charge carrier mobility and surface sensitivity, make it a suitable material for biosensing devices. This thesis aims to describe and demonstrate such sensors and the measurements performed to detect fragments of DNA, specifically cytosine-based substances. The graphene is employed in field-effect transistors as the conductive sensing channel. The doping of graphene induced by adsorbed molecules on the channel causes changes in graphene's transport properties. These changes are reflected in electronic response measurements: real-time measurements of graphene sheet resistance responding to the addition of different solutions and dependency of the resistance on the continual change of gate voltage. The latter can be performed either in the back-gated or electrolytic top-gated configuration of the FET sensor. The difference between the two configurations is observed, as well as the effect of the distance between graphene and top-gate electrode on the sensor response. The output of these measurements are transfer curves exhibiting typical peaks indicating the charge neutrality point (Dirac point) of graphene. Different concentrations of the analyte solution results in different shift of the Dirac point voltage, quantifying the doping level.
Keywords: biosenzor; cytosin; Diracův bod; dopování; grafen; nukleové kyseliny; polem řízený tranzistor; transport náboje; biosensor; charge transport; cytosine; Dirac point; doping; field-effect transistor; graphene; nucleic acids

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/205945

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-550570


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Bachelor's theses