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miércoles, 18 de agosto de 2010

Transistores a nanoescala Nueva permiten sondear sensibles dentro de las células

New nanoscale transistors allow sensitive probing inside cells

August 12, 2010 New nanoscale transistors allow sensitive probing inside cells

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This is a to scale schematic of a kinked-nanowire electronic sensor probing the intracellular region of a cell. The two-terminal device has a three-dimensional and flexible structure with the key nanoscale transistor element synthetically-integrated at the tip of the acute-angle nanowire nanostructure. 3-D nanoprobes modified with phospholipid bilayers enter single cells in a minimally-invasive manner to allow robust recording of intracellular potential. Credit: Courtesy of Charles Lieber, Harvard University.

Chemists and engineers at Harvard University have fashioned nanowires into a new type of V-shaped transistor small enough to be used for sensitive probing of the interior of cells.


 

The new device, described this week in the journal Science, is smaller than many viruses and about one-hundredth the width of the probes now used to take cellular measurements, which can be nearly as large as the themselves. Its slenderness is a marked improvement over these bulkier probes, which can damage cells upon insertion, reducing the accuracy or reliability of any data gained.

"Our use of these nanoscale field-effect transistors, or nanoFETs, represents the first totally new approach to intracellular studies in decades, as well as the first measurement of the inside of a cell with a semiconductor device," says senior author Charles M. Lieber, the Mark Hyman, Jr. Professor of Chemistry at Harvard. "The nanoFETs are the first new electrical measurement tool for intracellular studies since the 1960s, during which time electronics have advanced considerably."

New nanoscale transistors allow sensitive probing inside cells

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This shows the delivery of a two-terminal nanoscale transistor sensor into single cells. The device has a three-dimensional and flexible structure with the key nanoscale field-effect transistor element synthetically-integrated at the tip of the acute-angle nanowire nanostructure. 3-D nanoprobes modified with phospholipid bilayers enter single cells in a minimally-invasive manner to allow robust recording of intracellular potential. Credit: Courtesy of Charles Lieber, Harvard University.

Lieber and colleagues say nanoFETs could be used to measure ion flux or in cells, particularly neurons. The devices could also be fitted with receptors or ligands to probe for the presence of individual biochemicals within a cell.

 

can range in size from about 10 microns (millionths of a meter) for to 50 microns for cardiac cells. While current probes measure up to 5 microns in diameter, nanoFETs are several orders of magnitude smaller: less than 50 nanometers (billionths of a meter) in total size, with the nanowire probe itself measuring just 15 nanometers in diameter.

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This is an optical image of a two-terminal nanowire nanoprobe internalized by a single cell. The device has a three-dimensional and flexible structure with the key nanoscale field-effect transistor element synthetically-integrated at the tip of the acute-angle nanowire nanostructure. 3-D nanoprobes modified with phospholipid bilayers enter single cells in a minimally-invasive manner to allow robust recording of intracellular potential. Credit: Courtesy of Charles Lieber, Harvard University

Aside from their small size, two features allow for easy insertion of nanoFETs into cells. First, Lieber and colleagues found that by coating the structures with a phospholipid bilayer - the same material cell membranes are made of - the devices are easily pulled into a cell via membrane fusion, a process related to that used to engulf viruses and bacteria.


 

"This eliminates the need to push the nanoFETs into a cell, since they are essentially fused with the cell membrane by the cell's own machinery," Lieber says. "This also means insertion of nanoFETs is not nearly as traumatic to the cell as current electrical probes. We found that nanoFETs can be inserted and removed from a cell multiple times without any discernible damage to the cell. We can even use them to measure continu-ously as the device enters and exits the cell."

Secondly, the current paper builds upon previous work by Lieber's group to introduce triangular "stereocenters" - essentially, fixed 120º joints - into nanowires, structures that had previously been rigidly linear. These stereocenters, analogous to the chemical hubs found in many complex organic molecules, introduce kinks into 1-D nanostructures, transforming them into more complex forms.

Lieber and his co-authors found that introducing two 120º angles into a nanowire in the proper cis orientation creates a single V-shaped 60º angle, perfect for a two-pronged nanoFET with a sensor at the tip of the V. The two arms can then be connected to wires to create a current through the nanoscale transistor.


Provided by Harvard University (news : web)

Alta fiabilidad de la memoria flexible de transistores orgánicos parece prometedor para el futuro de la electrónica

08 de julio 2010 Por Lisa Zyga Alta fiabilidad de la memoria flexible de transistores orgánicos parece prometedor para el futuro de la electrónica

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(Izquierda ) Una fotografía de los 3 x 3 cm2 dispositivos flexibles memoria orgánica . (Derecha) Un diagrama de la arquitectura de la memoria del dispositivo . Crédito de la imagen : Soo -Jin Kim y Lee Jang- Sik .

( PhysOrg.com ) - Con la constante demanda de alto rendimiento de memoria no volátil dispositivos , los investigadores siguen para desarrollar mejores recuerdos - los que tienen bajo consumo de energía , buena fiabilidad y bajos costes de fabricación. En un estudio reciente , los ingenieros de Corea han demostrado una memoria flexible basado en un transistor orgánico, que dicen que puede ser fácilmente integrado y buen precio , junto con transistores y circuitos lógicos, en dispositivos electrónicos flexibles .


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Los ingenieros Jang- Sik Lee y Kim Soo- Jin de la Universidad Kookmin , en Seúl , Corea , han publicado los detalles de la memoria de transistores orgánicos flexibles en un número reciente de .

" El avance de este dispositivo de memoria es el mayor fiabilidad y estabilidad ", dijo Lee PhysOrg.com. "En realidad, los dispositivos electrónicos orgánicos sufren de la degradación severa en términos de rendimiento del dispositivo de acuerdo con el tiempo de funcionamiento . En este caso, se demostró la retención de datos mejorada y capacidad de resistencia mediante la optimización de las estructuras de la memoria del dispositivo . Además , los dispositivos de memoria flexible se encuentran para ser muy estable en los ciclos de flexión repetida , lo que confirma la buena estabilidad mecánica . "

Como los investigadores demostraron en su estudio, el dispositivo de memoria puede ofrecer controlables para escribir y borrar información , los tiempos de almacenamiento de más de un año , después de que cientos y fiabilidad de la programación repetido / ciclos de borrado , así como una buena flexibilidad que podría soportar más de 1.000 ciclos repetidos de flexión. Además, todos los procesos de fabricación podría llevarse a cabo a bajas temperaturas , lo que permite reducir los costes de fabricación.

Para diseñar la memoria, los investigadores se aprovecharon de los actuales dispositivos de transistores orgánicos , que ya ofrecen un rendimiento excelente. Al integrar ( como elementos de captura de carga ) y capas dieléctricas ( como carga túneles y elementos de bloqueo ) en transistores orgánicos de película delgada, los investigadores crearon dispositivos orgánicos de memoria con similares propiedades eléctricas y mecánicas como los transistores. La resultante de memoria basados en transistores orgánicos se sintetizó en un sustrato flexible de aproximadamente 3 x 3 cm2.

Como los investigadores explican con más detalle, la programación y operaciones de borrado se realizaron mediante la aplicación de un pulso positivo o negativo de 90 voltios durante un segundo para el electrodo de puerta abajo . Para obtener información por escrito, una tensión negativa se aplicó , lo que causó los portadores de carga para hacer un túnel a través de una capa de 10- nm de espesor, construcción de túneles para llegar a las nanopartículas de oro en la puerta de la capa dieléctrica. En la capa que atrapa el cargo , cada nanopartícula atrapado 4-5 agujeros , que los investigadores definen como estados escrito. Los estados escrito podría ser borrado por la aplicación de un voltaje positivo que causó el nanopartículas de oro para expulsar los agujeros. Una tensión de la lectura de -8 voltios puede aplicarse para medir y leer la corriente de drenaje . Los ingenieros mostraron que estos programación , lectura y borrado de las operaciones podrían llevarse a cabo en varias ocasiones con menor degradación en comparación con otros dispositivos de memoria .

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"Los dispositivos de memoria flexible que han sido previamente reportados se basan en dispositivos de memoria de conmutación de resistencia ", dijo Lee . -En ese caso , necesitamos componentes activos adicionales ( por ejemplo, un diodo o transistor) para operar en el resistiva elementos de conmutación para la memoria. Los dispositivos de memoria desarrollado en este estudio están basados en los transistores de efecto de campo - , y elementos de memoria están incrustados en la puerta de capas dieléctricas de transistores orgánicos. Así que el programa / borrar las operaciones pueden ser controladas por las operaciones de transistores. Esta es una gran ventaja en términos de la extensión masiva de dispositivos y diseño de circuitos ya que la estructura es similar a los dispositivos de memoria flash convencional . Por lo tanto, puede utilizar el estado de la tecnología más avanzada de memoria flash para diseñar y fabricar los dispositivos integrados flexibles memoria. "

En la actualidad , los investigadores están trabajando en mejorar aún más las propiedades de memoria de estos dispositivos de memoria basados en transistores orgánicos , como por la disminución de la tensión de servicio . Además, dado que la mayoría del dispositivo es transparente a excepción de los electrodos , los investigadores esperan incorporar electrodos transparentes para crear una totalmente transparente , dispositivo.

"La flexibilidad dispositivos se pueden aplicar a vestir / elástico / dispositivos electrónicos plegables ", dijo Lee . "Además, casi no hay límite en los materiales de sustrato y la geometría, por lo que la integración de los dispositivos de memoria sobre sustratos no convencionales es posible. Por último , pensamos que la puede ser adoptada en ver-por las pantallas y pantallas de visualización frontal en el futuro cercano ".

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Más información: Soo -Jin Kim y Lee Jang- Sik . "Flexible Orgánica Transistor Devices memoria . " Nano Letters . DOI : 10.102/nl1009662 . Información de contacto : [ jangsik at] kookmin.ac.kr