据复旦大学官网报道，在智能传感应用领域，此前，微机电系统(MEMS)将微米级机械组件与微电子芯片集成，把机械、化学、生物等信号转换为电信号，具有高集成、价格低廉等特点，已经实现了广泛的商业应用。纳米机电系统(NEMS)将组件尺寸进一步缩小到纳米量级，在降低成本、体积和功耗的同时极大提高了灵敏度，通过与场效应晶体管等功能元件的集成实现了生物传感应用。然而，与微/纳米机电系统相比，生物体对某些环境信号的响应过程由一些生物分子精准操纵，往往具有高于人工系统的传感性能。因此，开发具有更高精准度的机电系统对于实现痕量生物标志物检测具有重要意义。魏大程课题组长期致力于研究新型晶体管材料、器件及其在生物、化学和光电传感等领域的应用。他们提出的“分子机电系统”(MolEMS)，即一种通过DNA分子自组装而成，通过外电场驱动，能精准调控分子识别和信号转化过程的微型装置。通过将分子机电系统组装到石墨烯场效应晶体管上，其刚性底座有助于避免污染物的非特异性吸附；外电场驱动柔性适配体悬臂发生运动，使传感过程更加接近晶体管沟道，显著提升了灵敏度。在缓冲溶液或生物液体中实现了金属离子(Hg2+)、蛋白质(Thrombin)、生物小分子(ATP)以及新冠病毒核酸(RNA和cDNA)的超灵敏检测。检测新冠病毒核酸样本不需要复杂耗时的核酸提取和扩增过程，检出限最低达10～20拷贝每毫升，检测时间小于4分钟，优于现有新冠核酸PCR检测方法。该成果以Rapid and ultrasensitive electromechanical detection of ions, biomolecules and SARS-CoV-2 RNA in unamplified samples）为题发表于Nature Biomedical Engineering。