CAREER: Porous Silicon Waveguides for Portable Nanoscale Biosensing Applications

职业:用于便携式纳米级生物传感应用的多孔硅波导

基本信息

  • 批准号:
    0746296
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-04-01 至 2014-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ECCS-0746296Sharon M. Weiss, Vanderbilt UniversityIntellectual Merits: The objective of this CAREER proposal is to demonstrate high sensitivity detection of biomolecules on a silicon platform for the development of reliable, portable, and cost-effective biosensors. The demonstration of such a biosensor using silicon-compatible processing techniques could revolutionize medical diagnostics. In this work, the optical properties of porous silicon are utilized for the detection of biomolecules. The pores not only provide a means of improving selectivity by filtering unwanted species, but their large surface area allows the attachment of more biomolecules than is attainable on planar substrates. The design of the porous silicon sensor as a waveguide enables the majority of the electric field to interact with the biomolecules, resulting in highly sensitive detection. When biomolecules are captured in the waveguide, the refractive index change can be measured by a shift in the waveguide resonance angle. Fundamental studies on how electric field-biomolecule interaction relates to biosensor performance will lead to advanced biosensing technology. Accurate predictions of how increased surface area from the use of porous media can enhance device performance will be valuable across several fields of research from biosensors to solar cells and optical switches.Broader Impacts: There is a strong demand for the development of a reliable, sensitive, portable biosensor that is cost-effective for applications in medical diagnostics, environmental monitoring, and homeland security. The proposed research opens the door to breakthrough technology for biomolecular sensing that can tap into the multibillion dollar biotechnology industry. The educational goals of this program include (1) developing a new course highlighting optical properties of nanomaterials; (2) offering summer research opportunities for minority students; (3) participation in hands-on outreach activities at Nashville area schools; and (4) working to sustain interest in physics and engineering for graduate and undergraduate women in these fields.
ECCS-0746296SHARON M. WEISS,Vanderbilt UniversityIntlectual的优点:该职业建议的目的是在硅平台上证明对生物分子的高敏感性检测,以开发可靠,便携式和成本效益的生物传感器。使用与硅兼容的处理技术进行这种生物传感器的演示可能会彻底改变医学诊断。在这项工作中,将多孔硅的光学性质用于检测生物分子。这些毛孔不仅可以通过过滤不需要的物种来提高选择性的方法,而且它们的较大表面积可与平面底物相比,附着更多的生物分子。 多孔硅传感器作为波导的设计使大多数电场能够与生物分子相互作用,从而导致高度敏感的检测。当在波导中捕获生物分子时,折射率变化可以通过波导共振角的变化来测量。关于电场生物分子相互作用与生物传感器性能如何相关的基本研究将导致先进的生物传感技术。在从生物传感器到太阳能电池和光学开关的几个研究领域中,对多孔介质的使用如何提高表面积的准确预测。BRODER的影响:对可靠,敏感,便携式生物传感器的开发有很大的需求,对于在医疗诊断,环境,环境监视和驻地室内和驻地安全和室内环境安全性中,具有成本效益。拟议的研究为生物分子传感的突破性技术打开了大门,该技术可以利用数十亿美元的生物技术行业。该计划的教育目标包括(1)开发一门新课程,强调纳米材料的光学特性; (2)为少数民族学生提供夏季研究机会; (3)参加纳什维尔地区学校的动手外展活动; (4)为这些领域的研究生和本科妇女提供对物理和工程的兴趣。

项目成果

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  • 通讯作者:
    N. Dascal

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