Abstract Peripheral events in olfaction involve odorant binding proteins (OBPs) whose role in the recognition of different volatile chemicals is yet unclear. Here we report on the sensitive and quantitative measurement of the weak interactions associated with neutral enantiomers differentially binding to OBPs immobilized through a self-assembled monolayer to the gate of an organic bio-electronic transistor. The transduction is remarkably sensitive as the transistor output current is governed by the small capacitance of the protein layer undergoing minute changes as the ligand–protein complex is formed. Accurate determination of the free-energy balances and of the capacitance changes associated with the binding process allows derivation of the free-energy components as well as of the occurrence of conformational events associated with OBP ligand binding. Capacitance-modulated transistors open a new pathway for the study of ultra-weak molecular interactions in surface-bound protein–ligand complexes through an approach that combines bio-chemical and electronic thermodynamic parameters.

Electrolyte-gated organic field-effect transistors are successfully used as biosensors to detect binding events occurring at distances from the transistor electronic channel that are much larger than the Debye length in highly concentrated solutions. The sensing mechanism is mainly capacitive and is due to the formation of Donnan's equilibria within the protein layer, leading to an extra capacitance (C DON) in series to the gating system. As a service to our authors and readers, this journal provides supporting information supplied by the authors. Such materials are peer reviewed and may be re-organized for online delivery, but are not copy-edited or typeset. Technical support issues arising from supporting information (other than missing files) should be addressed to the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.