< Terug naar vorige pagina

Project

Modellering van hybride nanofluïdische-nano-elektronische componenten voor single-molecule biosensing

De voortdurende optimalisatie van de metaaloxidehalfgeleider-veldeffecttransistor (MOSFET) sinds het midden van de jaren zestig heeft ultraschaalbare apparaten mogelijk gemaakt. Deze nano-schaalvergroting van MOSFET's is in de eerste plaats ten goede gekomen aan de informatica, maar zal naar verwachting ook ten goede komen aan het interdisciplinaire gebied van de biosensoren. Terwijl biosensing, en in het bijzonder DNA-sequencing, met succes is uitgevoerd met ionenstroomdetectie door nanoporiën, is onlangs een nanopore FET voorgesteld als alternatief ontwerp. De detectie van moleculaire beweging door een nanoporie in een FET, gebaseerd op de elektrische karakteristieken van de FET, zal naar verwachting meerdere uitdagingen oplossen, door grotere signalen, hogere bandbreedte, dichtere integratie en parallelle detectie te bieden. Dit project verkent de optimale nanopore FET-configuratie door modellering, terwijl het nauw aansluit bij experimentele input van FET-deskundigen en van deskundigen op het gebied van moleculaire dynamica. De modelleringsinspanningen zijn baanbrekend, aangezien een platform voor het oplossen van zowel halfgeleiderdiffusievergelijkingen als Nernst-Planck- en Navier-Stokes-vergelijkingen voor vloeistoffen vrijwel onbestaande is. Een prototype ontwerp is opgezet met OpenFOAM, een open-source solver platform. Dit werk zal dit single-molecule biosensing FET ontwerp optimaliseren, gebaseerd op fysisch inzicht in de prestaties. Naast structurele aanpassingen, zal de optimalisatie een implementatie van de ruis van de biosensor omvatten, zodat het optimale werkingsregime kan worden bepaald. Deze thesis zal ook de relevantie van de voorspellingen verbeteren door het implementeren van (beschikbare) moleculaire modellen in het solver platform. De lopende ontwikkeling van een prototype in een 300mm halfgeleiderbewerkingslijn van wereldklasse en in state-of-the-art laboratoria zal het onderwerp van dit doctoraat aanvullen.

Datum:26 aug 2021 →  22 apr 2022
Trefwoorden:Modeling, nanofluidic, nanoelectronic, single-molecule biosensing
Disciplines:Nanobiotechnologie
Project type:PhD project