O presente protocolo demonstra o desenvolvimento do biosensor de efeito de campo de grafeno (EGGFET) e sua aplicação na detecção de imunoglobulina G (IgG) biomarcadora.
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Artigo de método
Desenvolvimento e funcionalização do Transistor de Efeito de Campo de Grafeno Fechado-Eletrólito para Detecção de Biomarcadores
Neste artigo
Resumo
Resumo
No presente estudo, o grafeno e seus derivados têm sido investigados e usados para muitas aplicações, incluindo eletrônicos, sensoriamento, armazenamento de energia e fotocatálise. Síntese e fabricação de alta qualidade, boa uniformidade e baixo grafeno de defeitos são fundamentais para dispositivos de alto desempenho e altamente sensíveis. Entre muitos métodos de síntese, a deposição de vapor químico (DCV), considerada uma abordagem líder na fabricação do grafeno, pode controlar o número de camadas de grafeno e produzir grafeno de alta qualidade. O grafeno CVD precisa ser transferido dos substratos metálicos nos quais é cultivado em substratos isolantes para aplicações práticas. No entanto, a separação e transferência do grafeno para novos substratos são desafiadoras para uma camada uniforme sem danificar ou afetar as estruturas e propriedades do grafeno. Além disso, o transistor de efeito de campo de grafeno com portão de eletrólito (EGGFET) foi demonstrado por suas amplas aplicações em várias detecções biomoleculares devido à sua alta sensibilidade e configuração padrão do dispositivo. Neste artigo, demonstram-se a abordagem de transferência de grafeno assistido por poli (metil) (PMMA), a fabricação de transistor de efeito de campo de grafeno (GFET) e a detecção de imunoglobulina G (IgG) biomarcadora. A espectroscopia de Raman e a microscopia de força atômica foram aplicadas para caracterizar o grafeno transferido. O método mostra-se uma abordagem prática para transferir grafeno limpo e livre de resíduos, preservando a rede de grafeno subjacente em um substrato isolante para aplicações eletrônicas ou biosensantes.
Introdução
O grafeno e seus derivados têm sido investigados e utilizados para muitas aplicações, incluindo eletrônicos 1,2, detecçãode 3,4,5, armazenamento de energia 6,7 e fotocatálise 1,6,8. Síntese e fabricação de alta qualidade, boa uniformidade e baixo grafeno de defeitos são fundamentais para dispositivos de alto desempenho e altamente sensíveis. Desde o desenvolvimento da....
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Protocolo
1. Transferência de deposição de vapor químico do grafeno
- Corte a folha de grafeno em um substrato de cobre ao meio (2,5 cm x 5 cm) usando uma tesoura. Aplique fita resistiva de calor para fixar os quatro cantos do quadrado de grafeno em uma junta giratória (ver Tabela de Materiais).
NOTA: O grafeno adquirido tem uma dimensão de 5 cm x 5 cm (ver Tabela de Materiais). - Reveste a folha do grafeno com uma camada fina (100-200 nm) de PMMA 495K A4 girando a 500 rpm por 10 s e depois 2000 rpm por 50 s. Em seguida, asse a amostra a 150 °C por 5 min.
- Remova a parte traseira do grafeno com plasm....
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Resultados
Os resultados representativos mostram o grafeno DCD transferido caracterizado por Raman e AFM, respectivamente. O pico G e os picos 2D da imagem de Raman dão informações abrangentes sobre a existência e a qualidade do grafeno monocamadotransferido 32 (Figura 1). Os processos de litografia padrão30,31 foram aplicados para a fabricação do dispositivo GFET, conforme mostrado na Figura 2
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Discussão
O grafeno CVD adquirido em filme de cobre precisa ser aparado ao tamanho certo para as seguintes etapas de fabricação. O corte dos filmes pode causar enrugamento, o que precisa ser evitado. Os parâmetros fornecidos na etapa de fabricação podem ser referidos para gravura plasmática de grafeno, e esses números podem ser variados ao usar diferentes instrumentos. A amostra gravada deve ser monitorada e inspecionada de perto para garantir a gravação completa do grafeno. Vários métodos de pré-limpeza podem ser aplicados para l.......
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Divulgações
Os autores não têm interesses concorrentes ou interesses conflitantes para divulgar.
Agradecimentos
Os experimentos foram realizados na Universidade de West Virginia. Reconhecemos as Instalações de Pesquisa Compartilhada da Universidade de West Virginia para fabricação de dispositivos e caracterização de materiais. Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA sob o Grant No. NSF1916894.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Éster de ácido 1-pireneutírico N-hidroxisuccinimida | Sigma Aldrich | 457078-1G | funcionalização |
| Asylum MFP-3D Microscópio de Força Atômica | Oxford Instruments | de grafeno | |
| AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | fotorresistente desenvolvedor |
| AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | fotorresistente |
| Albumina de soro bovino | Sigma Aldrich | 810014 | bloqueando |
| Branson 1210 Sonicator | SONITEK | limpeza de amostras | |
| Sinal de Ataque de Cobre | Sigma Aldrich | 667528-500ML | removendo filme de cobre para liberar grafeno |
| Dimetil Sulfóxido (DMSO) | VWR | 97063-136 | funcionalização |
| Punções de biópsia descartáveis, Integra Miltex | VWR | 21909-144 | criar bem em PDMS |
| Gold gravura a água | , ouro, etc, TFA, Transene | 658148 | encantar |
| Grafeno | Graphene supermercado | 2 "x 2" folha | elemento biossensor do dispositivo |
| IgG aptâmero | Base Pair Biotechnologies biorreceptor | personalizado | |
| Keithley 4200A-SCS Analisador de parâmetros | Tektronix | medição e detecção | |
| KMG CR-6 | KMG produtos químicos | 64216 | Corrosão de cromo |
| Kurt J. Lesker Evaporador de feixe eletrônico | Kurt J. Lesker | Deposição de metal | |
| Laurell Technologies 400 Spinners | Laurell Technologies | WS-400BZ-6NPP / LITE | filme fino |
| Março PX-250 Plasma Asher | March Instruments | limpeza de amostras | |
| Corrosão | Etiatra de níquel, TFB, Transeno | 600016000 | gravante |
| OAI Exposição à inundação OAI | fotolitografia | ||
| Solução salina tamponada com fosfato (PBS) | Sigma Aldrich | 806552-500ML | tampão |
| PMMA 495K A4 | Microquímicos | PMMA 495K A4 | Fotorresistente para auxiliar a transferência de grafeno |
| Polidimetilsiloxano (PDMS) | Sigma Aldrich | Poço de entrega de amostras | |
| Microscópio Raman Renishaw InVia Caracterização | grafeno | Renishaw | |
| Hidróxido de sódio (NaOH) | Sigma Aldrich | 221465-25G | Funcionalização |
| Suss Microtech MA6 Máscara Alinhador | Suss MicroTec | fotolitografia | |
| Thermo Scientific Cimarec Hotplate | Thermo Scientific | SP131635 | amostra e dispositivo Cozimento |
Referências
- Saini, D. Synthesis and functionalization of graphene and application in electrochemical biosensing. Nanotechnology Reviews. 5 (4), 393-416 (2016).
- Emtsev, K. V., Bostwick, A., Horn, K., et al. Towards wafer-size ....
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Reimpressões e permissões
