يعمل ترانزستور الغرافين كمفتاح مجهري: عندما يستقر جزيء على سطحه، يتغير التيار. لكن سطح الغرافين العاري لا يلتقط شيئًا. نحتاج إلى "طُعم"، وهو أجسام مضادة لا تتعرف إلا على بروتينات الفيروس. كيف نثبتها على الغرافين دون إتلاف المستشعر نفسه؟
وجد العلماء طريقة: غطوا الغرافين بغشاء كربوني بسماكة نانومتر واحد. هذا يشبه لصق شريط لاصق مزدوج الوجه على الطاولة. وجه يلتصق بالغرافين، والآخر بالأجسام المضادة. يُطبق الغشاء مسبقًا، وتُضاف الأجسام المضادة إلى الرقاقة أثناء عملها. هكذا يمكن وضع طعوم مختلفة لبروتينات مختلفة على نفس الرقاقة.
جمعوا خمسة عشر من هذه المستشعرات في رقاقة واحدة بقنوات للسائل. تضخ مضخة المحلول مع العينة، وتتابع الإلكترونيات إشارة كل مستشعر في الوقت الفعلي. كل شيء مؤتمت: لا حاجة لتقطير الكواشف يدويًا والانتظار.
اختبروا على بروتينات كورونا: البروتين الشوكي (S) والبروتين النووي (N). التقطتها المستشعرات بتركيز يصل إلى 10 أتومولات. هذا تقريبًا ستة جزيئات في لتر من الماء. ميز الجهاز البروتينات المطلوبة عن غيرها المشابهة، وعمل في نطاق تركيزات تختلف بعشرة آلاف مرة.
هذا النهج لا يقتصر على فيروس واحد. غيّر الأجسام المضادة، وستبحث نفس الرقاقة عن بروتينات أخرى أو بكتيريا أو مواد كيميائية. إنها خطوة نحو مختبرات محمولة تعطي الإجابة في دقائق، لا في أيام.
الأتومول هو واحد من مليار من مليار المول. إذا أذبت قطرة حبر واحدة في بحيرة بايكال، فسيكون التركيز أعلى بحوالي مليون مرة من حد الكشف لهذه الرقاقة.