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External-field-free magnetic biosensor

机译:无外场的磁性生物传感器

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摘要

In this paper, we report a magnetic nanoparticle (MNP) detection scheme without the presence of any external magnetic field. The proposed magnetic sensor uses a patterned groove structure within the sensor so that no external magnetic field is needed to magnetize the MNPs. An example is given based on a giant magnetoresistance (GMR) sensing device with a spin valve structure. For this structure, the detection of MNPs located inside the groove and near the free layer is demonstrated under no external magnetic field. Micromagnetic simulations are performed to calculate the signal to noise level of this detection scheme. A maximum signal to noise ratio (SNR) of 18.6 dB from one iron oxide magnetic nanoparticle with 8 nm radius is achieved. As proof of concept, this external-field-free GMR sensor with groove structure of 200 nm × 200 nm is fabricated using a photo and an electron beam integrated lithography process. Using this sensor, the feasibility demonstration of the detection SNR of 9.3 dB is achieved for 30 μl magnetic nanoparticles suspension (30 nm iron oxide particles, 1 mg/ml). This proposed external-field-free sensor structure is not limited to GMR devices and could be applicable to other magnetic biosensing devices.
机译:在本文中,我们报告了一种不存在任何外部磁场的磁性纳米粒子(MNP)检测方案。所提出的磁性传感器在传感器内使用图案化的凹槽结构,从而不需要外部磁场来磁化MNP。基于具有自旋阀结构的巨磁阻(GMR)传感设备给出了一个示例。对于这种结构,证明了在没有外部磁场的情况下对位于凹槽内且靠近自由层的MNP的检测。进行微磁仿真以计算该检测方案的信噪比。一种半径为8 nm的氧化铁磁性纳米颗粒的最大信噪比(SNR)为18.6 dB。作为概念证明,这种具有200 nm×200 nm凹槽结构的无外场GMR传感器是使用光和电子束集成光刻工艺制造的。使用此传感器,对于30μl磁性纳米颗粒悬浮液(30 nm氧化铁颗粒,1 mg / ml)实现了9.3 dB的检测SNR的可行性演示。提出的这种无外部场的传感器结构不限于GMR设备,并且可以适用于其他磁性生物传感设备。

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  • 来源
    《Applied Physics Letters》 |2014年第12期|1-5|共5页
  • 作者

  • 作者单位
  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

  • 入库时间 2022-08-17 13:10:06

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