Reginald C. Farrow et Zafer Iqbal, professeurs-chercheurs au NJIT, ont obtenu aujourd'hui un brevet pour une méthode améliorée de fabrication de réseaux de sondes électriques à l'échelle nanométrique. Leur découverte pourrait conduire à de meilleurs outils de diagnostic pour mesurer la variation spatiale de l'activité électrique à l'intérieur des cellules biologiques.

Brevet américain 7, 964, 143 divulgue une technique de réseau de nanosondes qui permet un réseau d'individus, nanotubes orientés verticalement à assembler à des emplacements précis sur des contacts électriques par électrophorèse. L'emplacement de chaque nanotube dans le réseau est contrôlé par une lentille électrostatique à l'échelle nanométrique fabriquée par un procédé couramment utilisé dans la fabrication de circuits intégrés.

La recherche est apparue en 2008 dans le Journal de la science et de la technologie du vide , intitulé « Auto-assemblage dirigé de nanotubes de carbone individuels alignés verticalement ». Le soutien à la recherche a été fourni par le ministère de la Défense.

Le nombre de nanotubes déposés à chaque endroit est contrôlé par la géométrie de la lentille, ce qui permet de déposer un seul nanotube dans une fenêtre beaucoup plus grande que son diamètre. Après dépôt, chaque nanotube individuel peut être modifié pour isoler l'arbre et le sensibiliser à un ion spécifique dans la cellule. La tâche est accomplie en attachant une molécule ou une enzyme fonctionnelle appropriée à la pointe du nanotube.

Le réseau de nanosondes terminé peut être configuré pour de multiples événements électrochimiques divers à cartographier sur des échelles de temps limitées uniquement par la nature du contact du nanotube avec la membrane cellulaire et la vitesse des circuits intégrés.

Pour trois types de cellules différents (cellules rénales embryonnaires humaines, neurones de souris, et levure), les chercheurs du NJIT ont mesuré la réponse électrique à un signal. Ce signal est généré par une paire de sondes à nanotubes de carbone espacées de seulement six micromètres. Les cellules de levure sont trop petites pour être mesurées avec les outils les plus couramment utilisés dans l'industrie pour déterminer la réponse électrique.

Les chercheurs ont également démontré le dépôt de nanotubes de carbone monoparoi sur des contacts métalliques dans des réseaux de vias (fenêtres dans un isolant exposant le métal) espacés de seulement 200 nanomètres. Ils ont également montré la capacité de fixer des enzymes fonctionnelles électrochimiquement différentes à des nanotubes de carbone à paroi unique orientés verticalement sur différents sites étroitement espacés sur la même puce.

Le brevet d'aujourd'hui et un brevet associé délivré l'année dernière (7, 736, 979) enseignent un procédé de dépôt vertical d'un nanotube unique dans un circuit électronique en utilisant des techniques couramment utilisées dans la fabrication de puces informatiques. Cela permet de relier la technologie électronique à la détection biologique jusqu'à l'échelle nanométrique.

En utilisant le processus appelé électrophorèse, les nanotubes en suspension liquide sont attirés vers des contacts métalliques à la base de vias localisés avec précision. Chaque via se charge et agit comme une lentille électrostatique. Une fois le premier nanotube déposé le champ électrique est modifié et peut rediriger d'autres nanotubes de se déposer sur le métal, même si le via peut avoir un diamètre plusieurs fois supérieur au diamètre de l'élément nanotube.

Cette découverte a conduit aux technologies brevetées et en instance de brevet suivantes :un transistor vertical utilisant un seul nanotube de carbone d'un nanomètre, une biopile planaire, et le réseau de nanosondes annoncé aujourd'hui.