Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3837
Schroth, Peter
Biosensoren auf der Basis von Halbleiter-Feldeffektstrukturen mit angekoppelten Insektenantennen
IV, 91 S., 2000

In der vorliegenden Arbeit sollte durch Ankopplung der Insektenantennen verschiedener Käferarten an einen Feldeffekttransistor ein Biosensor zur Detektion kleinster Konzentrationen von organischen Duftstoffen entwickelt werden. Dazu wurde mit dem BioFET (biologisch sensitiven Feldeffekttransistor) ein Sensorkonzept vorgestellt, bei dem eine Insektenantenne über eine Elektrolytlösung elektrisch mit dem Gate des Feldeffekttransistors verbunden wird (bioelektronische Schnittstelle). Die während des Riechvorgangs in der Antenne gebildeten elektrischen Potentiale werden über den Elektrolyten auf den Transistor übertragen und dort ausgelesen. Die Feldeffekttransistoren wurden mit den Methoden der Siliziumplanartechnologie hergestellt und im Hinblick auf ihre elektronischen Eigenschaften charakterisiert. Als vorteilhaft erwiesen sich dabei Gates in Mäanderform, die sich durch ein hohes W/L-Verhältnis auszeichnen. Die Insektenantennen wurden mit Hilfe der Impedanzspektroskopie elektrisch charakterisiert. Dabei konnte gezeigt werden, daß sowohl die Anwesenheit von Duftstoffen, als auch eine angelegte Biasspannung und das Alter der Antenne die Impedanz beeinflussen. Die eigentlichen Duftstoffmessungen mit dem BioFET wurden mit verschiedenen Käferarten (Kartoffelkäfer, Stahlblauer Kiefernprachtkäfer, Spodoptera littoralis sowie Diabrotica undecimpunctata) und Duftstoffen (cis-3-hexen-1-ol, Guaiacol, 1-octen) durchgeführt. Je nach verwendeter Antenne konnten Duftstoffkonzentrationen bis in den unteren ppt-Bereich reproduzierbar nachgewiesen werden. Bei Messungen unter Realbedingungen in einem Treibhaus konnte die Eignung des Sensors für den empfindlichen Nachweis von Pflanzenschäden nachgewiesen werden.


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Letzte Änderung: 07.06.2022