Elektronische Sensorik
Gruppe Elektronische Sensorik
Über
Die Gruppe „Elektronische Sensorik“ arbeitet an der Entwicklung innovativer Halbleiter-Feldeffekttransistor (FET)-Strukturen und ultrahochempfindlicher Resonatoren zur Charakterisierung biologischer Flüssigkeiten und zellulärer dynamischer Prozesse. Wir stellen fortschrittliche Nanodraht-FET (NW FET) und Graphen-FET (GFET) Biosensoren sowie Mikro-/Nano-Fluidkanäle mit Hilfe der hochmodernen Helmholtz Nano Facility her. Für die Entwicklung eines hochleistungsfähigen liquid gated (LG) FET-Biosensors ist ein verstärkter Fokus auf die Qualität der Grenzflächen in den LG NW FET-Strukturen entscheidend für die Analyse dynamischer Prozesse in biologischen Flüssigkeiten. Aus den dynamischen Prozessen von Ionen und geladenen Molekülen an der Flüssigkeits-Festkörper-Grenzfläche können wertvolle Signale gewonnen werden. Auf dem Gebiet der Halbleiter-FET-Bauelemente ist die Rauschspektroskopie eine leistungsfähige und effektive Charakterisierungsmethode. Die Ergebnisse der Rauschspektroskopie bieten eine einzigartige Möglichkeit, die Empfindlichkeit von Biosensoren zu erhöhen und unser Verständnis biologischer Prozesse, selbst auf molekularer Ebene, zu verbessern. Die Empfindlichkeit von Biosensoren kann um etwa 300 % gesteigert werden, wenn einzelne Fallenphänomene genutzt werden, die zu einer zufälligen Umschaltung des Stromsignals auf zwei Ebenen führen. Darüber hinaus kann die Biosensitivität in flüssigkeitsgesteuerten Geräten verbessert werden, da die Parameter von Einzelfallen- und Grenzflächenphänomenen effektiv durch Licht eingestellt werden können. Fortschrittliche GFET-Biosensoren ermöglichen die Untersuchung von Ischämie- und Reperfusionszuständen in einem Netzwerk von Kardiomyozyten als Teil der realen Bedingungen von Herzverletzungen und -entzündungen, insbesondere Myokardinfarkten. Die mit den LG-GFETs aufgezeichneten Aktionspotenziale, insbesondere ihre Form und die Dauer des aktiven Segments in gemessenen extrazellulären Aktionspotenzialen, können zur Charakterisierung des realen Zustands von Zellen verwendet werden und bieten Perspektiven für den Aufbau der nächsten Generation von ultrasensiblen Biosensoren. Ein neuer Ansatz, bei dem ein Multifrequenz-Einzelresonator mit 6 Moden auf einem mikrofluidischen Chip betrieben wird, zeigt eine hohe Empfindlichkeit bei der Analyse von Aminosäuren in Lösungen und eröffnet Perspektiven für die Untersuchung von Bioliquiden im menschlichen Körper unter Verwendung kontaktloser Mikrowellentechnik.
Forschungsthemen
Transport- und Rauscheigenschaften von Nanostrukturen, Si NW FETs, ultrahochempfindliche Mikrowellen-Biosensoren
Mitglieder
Ehemalige Mitglieder:
Yangyan Guo , Doctoral Researcher until 2022
Yurii Kutovyi, Doctoral Researcher until 2021
Mykhailo Halystskyi, Master Student, Researcher until November 2020
Dr. Jie Li, Post Doc until October 2020
Dr. Dmytro Zhulai, Doctoral Researcher until August 2019
Dr. N.Naumova, Post Doc until October 2019
Dr. Volodymyr Handziuk, Master, Doctoral Researcher until October 2019
Matthias Becker, Trainee Apprenticeship, Student Assistant until October 2019
Dr. Hanna Hlukhova, Master, Doctoral Researcher until August 2019
Ahmed Medhat Kamal Zaki Ali Mohamed Elkhadrawy, Master Student until August 2019
Miroslav Avilov, Bachelor Student until September 2019
Dmytro Yehorov, Master Student until June 2019
Alexandra Dunin-Borkowska, Trainee Apprenticeship until October 2018
Dr.Andrey Babichev, Master, Doctoral Researcher until January 2018
Dr.Andrey Naumov, Post Doc until March, 2017
Dr. Volodymyr Piatnitsia, Post Doc until February 2016
Nataliia Piechniakova (Master student 2014)
S. Pud, Doctoral Researcher, DAAD project (2012- 2015)
Dr. N.Naumova, Guest, DAAD project (2015)
Dr.V.Piatnytsia, PostDoc,BMBF project (2013, 2014, 2015)
Dr.A.Naumov, Post.Doc., BMBF project (2014, 2015)
Yu. Liashuk, Doctoral Researcher, BMBF project (2014)
J. Li, Doctoral Researcher, CSC project (2011-2014)
Prof. V.A.Kochelap, Guest , BMBF project (2011,2013,2014)
Prof. A.E. Belyaev, Guest, BMBF project (2010, 2011, 2013, 2014)
Dr. M.V.Petrychuk, Guest, BMBF project (2010, 2011, 2012, 2013, 2014)
Dr. V.Korotieiev, Guest, BMBF project (2013, 2014)
V.Sydoruk, Doctoral Researcher (2010-2013)
A.Acevedo, Bachelor Student, NNIN project (2013)
Prof. F.Gasparyan , Guest , DAAD project (2013)
Dr.A.Barannik, PostDoc, BMBF and DAAD projects (2011, 2012,2013)
A.Vladyka, Master student (2012-2013)
Dr.A.Gubin, PostDoc, BMBF and DAAD projects (2010,2011,2012)
V.Sibiliev, Mater Student (2011-2012)
Prof. V.Gasumyants, Guest, Corporate strategy project (2011)
A.Babichev, Doctoral Researcher, Corporate strategy project (2010, 2011)
AKTUELLE PUBLIKATIONEN:
Single-Trap Phenomena Stochastic Switching for Noise Suppression in Nanowire FET Biosensors , Y. Kutovyi et al. Japanese Journal of Applied Physics, V.60, N.SB, SBBG03-1-5 (2021).
Boosting the Performance of Liquid-Gated Nanotransistor Biosensors Using Single-Trap Phenomena. Y. Kutovyi et al. Advanced Electronic Materials (2021)
Characteristic Frequencies and Times, Signal-to-Noise Ratio and Light Illumination Studies in Nanowire FET Biosensors. S.Vitusevich. Plenary invited paper. 2020 IEEE Internat. Ukr. Symp. MSMW 2020, Kharkiv, Ukraine, IEEE, 580-585 (2020)
Graphene Nanoplatelets-Au Nanoparticles Hybrid as a Capacitive-Metal-Oxide-Semiconductor pH Sensor. A. Medhat et al. ACS Applied Electronic Materials, 1-7 (2020)
Amyloid-beta peptide detection via aptamer-functionalized nanowire sensors exploiting single-trap phenomena. Y.Kutovyi et al. Biosensors and bioelectronics. 154, 112053-1-8 (2020)
Porous Si partially filled with water molecules: crystal structure, energy bands and optical properties from first principles. Ya. Shchur et al. Nanomaterials, MDPI, 10(2),396-413 (2020)
Noise suppression beyond the thermal limit with nanotransistor biosensors. Y.Kutovyi et al. Scientific reports. 10(1), 12678-1-11 (2020)
Monitoring of Dynamic Processes during Detection of Cardiac Biomarkers Using Silicon Nanowire Field-Effect Transistors, Jie Li etal. Advanced Materials Interfaces. 7 (15), 2000508-1-11 (2020)
PROJEKTe: