EFRI 2-DARE: Functionalized Monolayer Heterostructures for Biosensors with Optical Readout

EFRI 2-DARE:用于具有光学读出功能的生物传感器的功能化单层异质结构

基本信息

  • 批准号:
    1542879
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 200万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-09-01 至 2020-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

EFMA - 1542879PI: Johnson, Alan T.This project will develop new chemical sensors composed of biological molecules coupled to two-dimensional atomic crystals. The biological molecules will act as sensors by binding chemical targets in liquid and air samples. The atomic crystal layers will act as readouts by changing their optical or electronic properties when chemical targets are bound by the coupled biological molecules. The team will explore several biological molecules capable of binding specific targets coupled to various atomic crystals composed of compounds called transition metal dichalcogenides. The project will involve fabrication of the crystal layers, measurements of their electronic and optical properties, attachment of the biological molecules, and analysis of the resulting sensor capabilities. Experiments will be conducted in tandem with computational modeling to understand the response of the atomic crystals and predict sensor performance. Results of the project will lead to improved chemical sensors with unprecedented sensitivity and specificity for a variety of applications, including diagnosis of disease, environmental monitoring and law enforcement. The team will use the project to increase awareness of local communities about research at the frontier of nano-biotechnology and to involve student researchers, especially members of groups traditionally underrepresented in science and engineering. The goal of the project is to develop the basic scientific and engineering knowledge needed to advance nano-biosensor research towards implementation of transition metal dichalcogenides-based biosensors with optical and/or electronic readout. The team will develop scalable chemical vapor deposition approaches to large-area synthesis of MoS2, WS2, SnS2, and other materials identified through materials exploration. The material properties of these systems will be rigorously benchmarked using a combination of advanced structural, chemical, optical, electronic, and scanned probe measurements. A comprehensive set of chemical functionalization techniques will be developed suitable for fabrication of protein-functionalized biosensors with plasmonic, nanophotonic, and/or electronic readout. The impact of chemical functionalization on the electrical and optical properties will be systematically investigated. The measurements will be correlated with multi-scale computational models appropriate for simulating the response of the biosensors, with the goal of developing simulation methodologies suitable for predicting biosensor performance and guiding sensor design.
EFMA -1542879PI:Johnson,Alan T.这个项目将开发由与二维原子晶体耦合的生物分子组成的新化学传感器。 生物分子将通过结合液体和空气样品中的化学靶标的传感器。 当化学靶标被耦合的生物分子结合时,原子晶体层将通过改变其光学或电子特性作为读数。 该团队将探索几个能够结合特定靶标与各种原子晶体的生物分子,该靶标由称为过渡金属二核苷化合物组成的各种原子晶体。 该项目将涉及晶体层的制造,其电子和光学特性的测量,生物分子的附着以及所得传感器功能的分析。 实验将与计算建模一起进行,以了解原子晶体的响应并预测传感器性能。 该项目的结果将导致对各种应用的敏感性和特异性的改进化学传感器,包括诊断疾病,环境监测和执法。 该团队将利用该项目提高对当地社区对纳米生物技术前沿研究的认识,并参与学生研究人员,尤其是传统上在科学和工程领域代表性不足的团体成员。该项目的目的是开发促进纳米生物传感器研究所需的基本科学和工程知识,以实施具有光学和/或电子读数的基于过渡金属二甲硅烷基的生物传感器。该团队将开发可扩展的化学蒸气沉积方法,用于MOS2,WS2,SNS2的大面积合成以及通过材料探索鉴定的其他材料。这些系统的材料特性将通过高级结构,化学,光学,电子和扫描探针测量的组合进行严格的基准测试。将开发一组全面的化学功能化技术,适用于具有等离子,纳米光子和/或电子读数的蛋白质官能化生物传感器的制造。化学功能化对电气和光学特性的影响将被系统地研究。测量结果将与适合模拟生物传感器响应的多尺度计算模型相关,其目的是开发适合预测生物传感器性能和指导传感器设计的模拟方法。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Engineering Magnetic Phases in Two-Dimensional Non-van der Waals Transition-Metal Oxides
  • DOI:
    10.1021/acs.nanolett.9b02801
  • 发表时间:
    2019-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.8
  • 作者:
    Bandyopadhyay, Arkamita;Frey, Nathan C.;Shenoy, Vivek B.
  • 通讯作者:
    Shenoy, Vivek B.
Distinguishing electronic contributions of surface and sub-surface transition metal atoms in Ti-based MXenes
  • DOI:
    10.1088/2053-1583/ab68e7
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Yizhou Yang;Kanit Hantanasirisakul;Nathan C Frey;B. Anasori;R. Green;P. Rogge;I. Waluyo;A. Hunt;P. Shafer;E. Arenholz;V. Shenoy;Y. Gogotsi;S. May
  • 通讯作者:
    Yizhou Yang;Kanit Hantanasirisakul;Nathan C Frey;B. Anasori;R. Green;P. Rogge;I. Waluyo;A. Hunt;P. Shafer;E. Arenholz;V. Shenoy;Y. Gogotsi;S. May
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