Carbon nanotube field-effect-transistor-based biosensors

Advanced Materials

Volumn 19, Issue 11, 2007, Pages 1439-1451

  Allen, Brett Lee ^a   Kichambare, Padmakar D ^a   Star, Alexander ^a  

^a UNIVERSITY OF PITTSBURGH   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANTIGEN-ANTIBODY REACTIONS; BIOASSAY; BIOCOMPATIBILITY; BIOMOLECULES; CARBON NANOTUBES; FIELD EFFECT TRANSISTORS; PROTEINS; SENSITIVITY ANALYSIS;

DNA HYBRIDIZATION; ENZYMATIC REACTIONS; NANOMETER;

BIOSENSORS;

EID: 34547286534     PISSN: 09359648     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.200602043     Document Type: Article

References (114)

1. A. Nel, T. Xia, L. Mädler, N. Li, Science 2006, 311, 622.
2. a) S. Park, T. A. Taton, C. A. Mirkin, Science 2002, 295, 1503.
3. b) L. He, M. D. Musick, S. R. Nicewarner, F. G. Salinas, S. J. Benkovic, M. J. Natan, C. D. Keating, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9071.
4. c) A. D. McFarland, R. P. Van Duyne, Nano Lett. 2003, 3, 1057.
5. d) A. P. Graham, G. S. Duesberg, R. V. Seidel, M. Liebau, E. Unger, W. Pamler, F. Kreupl, W. Hoenlein, Small 2005, 1, 382.
6. G. Grüner, Anal. Bioanal. Chem. 2006, 384, 322.
7. I. Willner, Science 2002, 298, 2407.
8. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices, Wiley, New York 1981, p. 431.
9. F. Patolsky, G. Zheng, C. M. Lieber, Anal. Chem. 2006, 78, 4260.
10. Y. Cui, Q. Wei, H. Park, C. M. Lieber, Science 2001, 293, 1289.
11. J. Hahm, C. M. Lieber, Nano Lett. 2004, 4, 51.
12. G. Zheng, F. Patolsky, Y. Cui, W. U. Wang, C. M. Lieber, Nat. Biotechnol. 2005, 23, 1294.
13. a) S. Weiss, Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 724.
14. b) X. W. Zhuang, M. Rief, Curr. Opin. Struct. Biol. 2003, 13, 88.
15. F. Patolsky, G. Zheng, O. Hayden, M. Lakadamyali, X. Zhung, C. M. Lieber, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 14 017.
16. Z. Li, Y. Chen, X. Li, T. I. Kamins, K. Nauka, R. S. Williams, Nano Lett. 2004, 4, 245.
17. M. Curreli, C. Li, Y. Sun, B. Lei, M. A. Gundersen, M. E. Thompson, C. J. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6922.
18. a) S. Iijima, Nature 1991, 354, 56.
19. b) S. Iijima, T. Ichihasi, Nature 1993, 363, 603.
20. c) D. S. Bethune, C. H. Kiang, M. S. de Vires, G. Gorman, R. Savoy, J. Vazquez, R. Beyers, Nature 1993, 363, 605.
21. Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes (Eds: M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. C. Eklund), Academic, San Diego 1996.
22. Physical properties of carbon nanotubes (Eds: R. Saito, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus), Imperial College Press, London 1999.
23. a) M. S. Dresselhaus, Science 2001, 292, 650.
24. b) P. G. Collins, P. Avouris, Sci. Am. 2000, 62.
25. a) R M. Ajayan, Chem. Rev. 1999, 99, 1787.
26. b) P. M. Ajayan, O. Z. Zhou, Top. Appl. Phys. 2001, 80, 391.
27. c) Special Issue on Carbon Nanotubes, Acc. Chem. Res. 2002, 35.
28. a) S. J. Tans, A. R. M. Verschueren, C. Dekker, Nature 1998, 393, 49.
29. b) R. Martel, T. Schmidt, H. R. Shea, T. Hertel, P. Avouris, Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 2447.
30. c) V. Derycke, R. Martel, J. Appenzeller, P. Avouris, Appl. Phys. Lett. 2002, 80, 2773.
31. d) M. S. Fuhrer, B. M. Kim, T. Durkop, T. Brintlinger, Nano Lett. 2002, 2, 755.
32. e) M. Radosavljevic, M. Freitag, K. V. Thadani, A. T. Johnson. Nano Lett. 2002, 2, 761.
33. f) S. Rosenblatt, Y. Yaish, J. Park, J. Gore, V. Sazonova, P. L. McEuen, Nano Lett. 2002, 2, 869.
34. g) J. A. Misewich, R. Martel, P. Avouris, J. C. Tsang, S. Heinze, J. Tersoff, Science 2003, 300, 783.
35. h) A. Javey, J. Guo, Q. Wang, M. Lundstrom, H. Dai, Nature 2003, 424, 654.
36. i) K. Bradley, J.-C. P. Gabriel, M. Briman, A. Star, G. Grüner, Phys. Rev. Lett. 2003, 91, 218301.
37. a) J. Kong, N. R. Franklin, C. Zhou, M. Chapline, S. Peng, K. Cho, H. Dai, Science 1998, 287, 622.
38. b) P. G. Collins, K. Bradley, M. Ishigami, A. Zettl, Science 2000, 287, 1801.
39. c) J. Kong, M. G. Chapline, H. Dai, Adv. Mater. 2001, 13, 1384.
40. d) P. Qi, O. Vermesh, M. Grecu, A. Javey, Q. Wang, H. Dai, S. Peng, K. J. Cho, Nano Lett. 2003, 3, 347.
41. e) T. Someya, J. Small, P. Kim, C. Nuckolls, J. T. Yardley, Nano Lett. 2003, 3, 877.
42. f) A. Star, T.-R. Han, V. Joshi, J. R. Stetter, Electroanalysis 2004, 16, 108.
43. g) A. Star, T.-R. Han, V. Joshi, J.-C. P. Gabriel, G. Grüner, Adv. Mater. 2004, 16, 2049.
44. h) L. Valentini, I. Armentano, J. M. Kenny. C. Cantalini, L. Lozzi, S. Santucci, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 961.
45. i) J. Li, Y. J. Lu, Q. Ye, M. Cinke, J. Han, M. Meyyappan, Nano Lett. 2003, 3, 929.
46. E. S. Snow, J. P. Novak, P. M. Campbell, D. Park, Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 2145.
47. a) D. S. Hecht, R. J. A. Ramirez, M. Briman, E. Artukovic, K. S. Chichak, J. F. Stoddart, G. Grüner, Nano Lett. 2006, 6, 2031.
48. b) Y. Zhou, L. Hu, G. Grüner, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 123 109.
49. c) C. Kocabas,S.-H. Hur, A. Gaur, M. A. Meitl, M. Shim, J. A. Rogers, Small 2005, 1, 1110.
50. a) T Nakanishi, A. Bachtold, C. Dekker, Phys. Rev. B 2002, 66, 073 307.
51. b) M. Freitag, A. T. Johnson, S. Kalinin, D. Bonnell, Phys. Rev. Lett. 2002, 59, 216 801.
52. S. Heinze, J. Tersoff, R. Martel, V. Derycke, J. Appenzeller, P. Avouris, Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 106 801.
53. K. Bradley, J.-C. Gabriel, A. Star, G Grüner, Appl. Phys. Lett. 2003, 83, 3821.
54. a) E. Katz, I. Willner, ChemPhysChem 2004, 5, 1084.
55. b) J. Wang, Electroanalysis 2005, 17, 7.
56. c) Y. Lin, S. Taylor, H. Li, K. A. Shiral Fernando, L. Qu, W. Wang, L. Gu, B. Zhou, Y. P. Sun, J. Mater. Chem. 2004, 14, 527.
57. d) G. Wildgoose, C. Banks, H. Leventis, R. Compton, Microchim. Acta 2006, 152, 187.
58. e) P. He, Y. Xu, Y. Fang, Microchim. Acta 2006, 152, 175.
59. f) A. K. Wanekaya, W. Chen, N. V. Myung, A. Mulchandani, Electroanalysis 2006, 18, 533.
60. g) K. Balasubramanian, M. Burghard, Anal. Bioanal. Chem. 2006, 385, 452.
61. Traditionally the molecular interactions are studied primarily through their interaction with electromagnetic radiation; methods include X-ray, UV-vis, IR, and NMR spectroscopy. These methods provide unambiguous information about electronic and vibrational states in molecules through their interaction with the electrical field. Measurement of the electric fields using less expensive electroanalytical devices can provide yet another view on the same molecular phenomena.
62. F. Balavoine, P. Schultz, C. Richard, V. Mallouh, T. W Ebbesen, C. Mioskowski, Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 1912.
63. K. Bradley, M. Briman, A. Star, G. Grüner, Nano Lett. 2004, 4, 253.
64. S. Wang, E. S. Humphreys, S.-Y. Chung, D. F. Delduco, S. R. Lustig, H. Wang, K. N. Parker, N. W. Rizzo, S. Subramoney. Y-M. Chiang, A. Jagota, Nat. Mater. 2003, 2, 196.
65. N. W. S. Kam, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6021.
66. L. P. Zanello, B. Zhao, H. Hu, R. C. Haddon, Nano Lett. 2006, 6, 562.
67. J. Chen, M. J. Dyer, M.-F. Yu, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6201.
68. a) A. Hirsch, Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 1853.
69. b) Y.-P. Sun. K. Fu, Y. Lin, W. Huang, Acc. Chem. Res. 2002, 35, 1096.
70. c) D. Tasis, N. Tagmatarchis, V Georgakilas, M. Prato, Chem. Eur. J. 2003, 9, 4000.
71. d) S. Banerjee, M. G. C. Kahn, S. S. Wong, Chem. Eur. J. 2003, 9, 1898.
72. e) T Lin, V. Bajpai, T. Ji, L. Dai, Aust. J. Chem. 2003, 56, 653.
73. f) J. Chen, M. A. Hamon, H. Hiu, Y. Chen, A. M. Rao. P. C. Eklund, R. C. Haddon, Science 1998, 282, 95.
74. g) S. Banerjee, T. H. Benny, S. S. Wong, Adv. Mater. 2005, 17, 17.
75. a) A. Star, J. F. Stoddart, D. Steuerman, M. Diehl, A. Boukai, E. W. Wong, X. Yang, S. W. Chung, J. R. Heath, Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1721.
76. b) M. J. O'Connell, P. Boul. L. M. Ericson, C. Huffman, Y H. Wang. E. Haroz. C. Kuper. J. Tour, K. D. Ausman, R. E. Smalley. Chem. Phys. Lett. 2001, 342, 265.
77. c) J. Chen. H. Lui, W. A. Weimer, M. D. Halls, D. H. Waldeck. G. C. Walker, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 9034.
78. d) C. A. Mitchell, J. L. Bahr, S. Arepalli, J. M. Tour, R. Krishnamoorti, Macromolecules 2002, 35, 8825.
79. e) A. Star, Y Liu, K. Grant, L. Ridvan. J. F. Stoddart, D. W. Steuerman, M. R. Diehl, A. Boukai, J. R. Health, Macromolecules 2003, 36, 553.
80. R. Chen, Y. Zhang. D. Wang, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3838.
81. M. Shim. N. Kam, R. Chen. Y Li, H. Dai, Nano Lett. 2002, 2, 285.
82. R. J. Chen, H. C. Choi. S. Bangsaruntip, E. Yenilmez, X. Tang, Q. Wang, Y. L. Chang, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 1563.
83. S. Boussaad, N. J. Tao, R. Zhang, T. Hopson, L. A. Nagahara, Chem. Commun. 2003, 1502.
84. A. Star, J.-C. P. Gabriel, K. Bradley, G. Grüner, Nano Lett. 2003, 3, 459.
85. R. J. Chen, S. Bangsaruntip, K. A. Drouvalakis, N. W. S. Kam, M. Shim, Y Li, W. Kim, P. J. Utz, H. Dai, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 4984.
86. C. Li, M. Currelli, H. Lin, B. Lei, F. N. Ishikawa, R. Datar, R. Cote. M. Thompson, C. Zhou, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12 484.
87. H. M. So, K. Won, Y. H. Kim, B. K. Kim, B. H. Ryu, P. S. Na, H. Kim, J. O. Lee, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11 906.
88. K. Besteman, J. O. Lee, F. G. M. Wiertz, H. A. Heering, C. Dekker, Nano Lett. 2003, 3, 727.
89. P. Barone, R. Parker, M. Strano, Anal. Chem. 2005, 77, 7556.
90. C. Song, P. E. Pehrsson, W. Zhao, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 21 634.
91. a) A. Star, D. W Steuerman, J. R. Heath, J. F. Stoddart, Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 2508.
92. b) O.-K. Kim, J. Je, J. W. Baldwin, S. Kooi, P. E. Pehrsson, L. Buckley, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4426.
93. c) R. Bandyopadhyaya, E. Nativ-Roth, O. Regev, R. Yerushalmi-Rozen, Nano Lett. 2002, 2, 25.
94. H. Dodziuk, A. Ejchart, W. Anczewski, H. Ueda, E. Krinichnaya, G. Dolgonos, W. Kutner, Chem. Commun. 2003, 986.
95. A. Star, V Joshi, T R. Han, V. P. Altoe, G. Grüner, J. F. Stoddart, Org. Lett. 2004, 6, 2089.
96. J. Kong, H. Dai, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2890.
97. M. Shim, A. Javey, N. W. S. Kam, H. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11 512.
98. J. Li, H. T Ng, A. Cassell, W Fan, H. Chen, Q. Ye, J. Koehne, J. Han, M. Meyyappan, Nano Lett. 2003, 3, 597.
99. C. V. Nguyen, L. Delzeit, A. M. Cassell, J. Li, J. Han, M. Meyyappan, Nano Lett. 2002, 2, 1079.
100. M. Hazani, R. Naaman, F. Hennrich, M. M. Kappes, Nano Lett. 2003, 3, 153.
101. M. Zheng, A. Jagota, E. D. Semke, B. A. Diner, R. S. McLean, S. R. Lustig, R. E. Richardson, N. G. Tassi, Nat. Mater. 2003, 2, 338.
102. M. Zheng, A. Jagota, M. S. Strano, A. P. Santos, P. Barone, S. G. Chou, B. A. Diner, M. S. Dresselhaus, R. S. McLean, G. B. Onoa, G. G. Samsonidze, E. D. Semke, M. Usrey, D. J. Walls, Science 2003, 302, 1545.
103. D. Heller, E. Jeng, T. Yeung, B. Martinez, A. Moll, J. Gastala, M. Strano, Science 2006, 311, 508.
104. D. Heller, S. Baik, T. Eurell, M. Strano, Adv. Mater. 2005, 17, 2793.
105. C. Stalii, A. T. Johnson, Jr., Nano Lett. 2005, 5, 1774.
106. K. Maehashi, K. Matsumoto, K. Kerman, Y. Takamura, E. Tamiya, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2 2004, 43, L1558.
107. X. Tang, S. Bangsaruntip, N. Nakayama, E. Yenilmez, Y. I. Chang, Q. Wang, Nano Lett. 2006, 6, 1632.
108. A. Star, E. Tu, J. Niemann, J.-C. P. Gabriel, C. S. Joiner, C. Valcke, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 921.
109. a) J. K. Limdi, J. R. Crampton, Q. J. Med. 2004, 97, 315.
110. b) M. Franchini, D. Veneri, Ann. Hematol. 2005, 84, 347.
111. C.-S. Lee, S. E. Baker, M. S. Marcus, W. Yang, M. A. Eriksson, R. J. Hamers, Nano Lett. 2004, 4, 1713.
112. A. Star, V. Joshi, S. Skarupo, D. Thomas, J.-C. P. Gabriel, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 21 014.
113. L. Hood, J. R. Heath, M. E. Phelps, B. Y. Lin, Science 2004, 306, 640.
114. D. Tasis, N. Tagmatarchis, A. Bianco, M. Prato, Chem. Rev. 2006, 106, 1105.