2.5.2025
Doktorsavhandling om stabiliteten hos jonmodulerade fälteffekttransistorer
FM Axel Luukkonens doktorsavhandling i fysik framläggs till offentlig granskning vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.
Avhandlingen heter Operational Stability of Electrolyte-Gated Organic Field-Effect Transistors.
Disputationen äger rum fredagen den 9 maj 2025 kl. 13 i auditorium XXII, Agora, Vattenborgsvägen 3, Åbo. Opponent är professor Thomas D. Anthopoulos, University of Manchester, Storbritannien och kustos är professor Ronald Österbacka, Åbo Akademi.
Sammanfattning
Avhandlingen undersöker hur stabila jonmodulerade fälteffekttransistorer (EGOFET) är under användning, med tanke på deras tillämpning i biosensorer. Precis som andra fälteffekttransistorer kan strömmen mellan två av EGOFET:ens elektroder, source och drain, styras av en spänning på den tredje elektroden, gate. Source och drain är kopplade via ett lager av organisk halvledare, som ändrar sin förmåga att leda ström när laddningar samlas i den. Denna halvledare ligger i kontakt med en jonvätska – i detta fall rent vatten – där gate-elektroden är nedsänkt. När man applicerar en spänning på gate-elektroden samlas joner vid elektrodens yta, vilket gör att laddningar ansamlas i halvledaren och ström börjar flöda mellan source och drain. Strömmens storlek beror på hur mycket spänning som appliceras på gate-elektroden.
EGOFET:er kan användas i biosensorer för att omvandla biologiska reaktioner till mätbara elektriska signaler. En biosensor har två delar: ett detektorelement som känner av när en viss biomolekyl finns, och en transduktor som omvandlar det till en signal. I en EGOFET-baserad biosensor är själva EGOFET:en transduktorn, medan detektorelementet utgörs av receptorer som sitter fast på gate-elektroden. När en viss biomolekyl binder till en receptor ändrar gate-elektrodens elektriska egenskaper, vilket påverkar laddningarna i halvledaren och leder till en mätbar strömförändring. Sådana biosensorer är mycket känsliga, men har problem med stabiliteten, vilket begränsar deras praktiska användning.
Avhandlingen vill ge nya insikter i dessa stabilitetsproblem, för att bana väg för bättre EGOFET-baserade biosensorer. Genom att bygga EGOFET:er med olika material och använda olika mätmetoder visar resultaten att både materialval och hur mätningarna görs påverkar stabiliteten. Dessutom presenteras en ny metod för att undersöka viktiga egenskaper hos EGOFET:er.
Axel Luukkonen är född 1994 i Jakobstad. Han kan vid behov nås per e-post axel.luukkonen@abo.fi.
Avhandlingen kan läsas i Åbo Akademis publikationsarkiv Doria.