Vetenskapsområdet för teknik och naturvetenskap

12 miljoner till nanosensorforskning

2016-12-15

Stiftelsen för strategisk forskning (SSF) har utsett 20 forskare vid svenska lärosäten som får tolv miljoner var inom programmet Framtidens forskningsledare (FFL). Zhen Zhang, biträdande universitetslektor och docent vid institutionen för teknikvetenskaper, är en av dem som tilldelats forskningsmedel.

Zhen Zhang leder en forskargrupp vid enheten för fasta tillståndets elektronik, som är en del av institutionen för teknikvetenskaper. Anslaget från SSF ska finansiera forskning inom halvledarnanosensorteknik för ett smart samhälle. Zhen Zhangs forskargrupp arbetar också utveckling av energisnåla 3D-processorer.

255 personer sökte anslag inom Framtidens forskningsledare. Fördelningen på områden är 40 procent livsvetenskaper och 25 vardera inom materialvetenskap och IT, och 10 procent inom teknik för livsvetenskaperna. Sedan starten år 2000 har 119 stycken forskare tilldelats forskningsmedel inom Framtidens forskningsledare.

Så här beskriver Zhen Zhang sin forskning:

"Små biochip utgör hela laboratorier i miniatyrformat och kan utföra hundratals eller miljontals analyser parallellt. De ger därför möjligheter till att på kort tid analysera ett stort antal biologiska prover för ett stort antal syften. Biochipen kan, bland annat, användas för tidig upptäckt av cancer och andra sjukdomar, säkerhetskontroller samt för elektronisk avsmakning och kvalitetstester av mat.

Ett idealiskt biochipsystem är specifikt, snabbt, tillförlitligt, billigt och enkelt att använda. Dagens kommersiellt tillgängliga biosensorer bygger i regel på olika former av optisk detektion, men är tyvärr ofta dyra och kräver vanligtvis tillgång till högt specialiserad instrumentering och laboratorier. Detta resulterar ofta i ”chip-i-ett labb”-system snarare än de små, billiga mera allmänt tillgängliga ”labb-på-ett-chip”-system som eftersträvas i det här projektet.

Elektronik är idag nödvändig för nästan alla varianter av biochip, men än så länge mest i form av stödelektronik. Den senaste tekniska utvecklingen har inriktats på att även kunna använda halvledartransistorer som elektroniska biosensorer. Potentialen för denna sensorlösning är enorm eftersom sensorn då blir en naturlig del av själva elektroniken, vilket innebär att man kan få hög känslighet och snabbhet, samt mycket låga kostnader för biochiptillverkningen och bioanalyserna. Denna sensorutveckling har nyligen burit frukt i form av ett intressant genombrott som gör att genomsekvensering nu kan göras snabbare och till en avsevärt lägre kostnad än tidigare med hjälp ett mikroelektroniskt chip.

I det här projektet kommer en helt ny typ av elektronisk sensor, en SNW-IGBA sensor, att utvecklas och testas för mätningar av mycket låga jonkoncentrationer. En SNW-IGBA sensor är uppbyggd av nanometertjocka (10-9 m) kiseltrådar för kraftigt ökad känslighet i avsikt att få fram ett kompakt, mycket känsligt och snabbt biochipsystem som kan skilja på olika typer av enstaka joner. Sensorchipet, som också ska innehålla kretsar som hanterar signalbehandling och dataanalys, ska vara möjligt att tillverka med de tillverkningsprocesser och metoder som redan finns utvecklade inom den avancerade kiselteknologin och mikroelektroniken. Detta kommer att möjliggöra tillverkning i stora volymer till låg kostnad i befintliga kommersiella halvledarfabriker. Projektarbetet förväntas leda till en världsledande utveckling av kiselteknik för hälsotillämpningar."