Fixed-gap tunnel junction for reading DNA nucleotides.
Fixed-gap tunnel junction for reading DNA nucleotides.
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DOI：
10.1021/nn505356g
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发表时间：
2014-12-23
期刊：
影响因子：
17.1
通讯作者：
Lindsay, Stuart
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pang, Pei;Ashcroft, Brian Alan;Song, Weisi;Zhang, Peiming;Biswas, Sovan;Qing, Quan;Yang, Jialing;Nemanich, Robert J.;Bai, Jingwei;Smith, Joshua T.;Reuter, Kathleen;Balagurusamy, Venkat S. K.;Astier, Yann;Stolovitzky, Gustavo;Lindsay, Stuart
以前对DNA核苷酸或氨基酸的电子电导率的测量使用了隧道连接，其中的间隙是机械调节的，例如扫描隧道显微镜或机械可控的断裂连接。固定结装置最多只能检测到整个DNA分子的传递，而不会产生化学信息。在这里，我们报道了一种层状隧道结，其中隧道间隙由原子层沉积的介电层定义。反应离子蚀刻用于在层中钻一个洞，使隧道结可以暴露在溶液中的分子中。当金属电极与通过氢键捕获DNA核苷酸的识别分子功能化时，与单分子结合事件相关的波动隧道电流的特征揭示了单个核苷酸的身份。
Previous measurements of the electronic conductance of DNA nucleotides or amino acids have used tunnel junctions in which the gap is mechanically adjusted, such as scanning tunneling microscopes or mechanically controllable break junctions. Fixed-junction devices have, at best, detected the passage of whole DNA molecules without yielding chemical information. Here, we report on a layered tunnel junction in which the tunnel gap is defined by a dielectric layer, deposited by atomic layer deposition. Reactive ion etching is used to drill a hole through the layers so that the tunnel junction can be exposed to molecules in solution. When the metal electrodes are functionalized with recognition molecules that capture DNA nucleotides via hydrogen bonds, the identities of the individual nucleotides are revealed by characteristic features of the fluctuating tunnel current associated with single-molecule binding events.
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