مقالة منهجية

تطوير وتشغيل ترانزستور التأثير الميداني للجرافين ذو بوابات الكهارل للكشف عن المؤشرات الحيوية

DOI:

10.3791/63393

⸱

فبراير 1, 2022

 ,  , 
1Lane Department of Computer Science and Electrical Engineering, West Virginia University, 2Beijing Graphene Institute

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويبين هذا البروتوكول تطور الاستشعار الحيوي للترانزستور ذي التأثير الميداني للجرافين (EGGFET) ذو بوابات الإلكتروليت وتطبيقه في الكشف عن الغلوبولين المناعي G (IgG) بالمؤشرات الحيوية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في الدراسة الحالية ، تم التحقيق في الجرافين ومشتقاته واستخدامه للعديد من التطبيقات ، بما في ذلك الإلكترونيات والاستشعار وتخزين الطاقة والتحفيز الضوئي. يعد توليف وتصنيع الجرافين عالي الجودة والتوحيد الجيد والعيوب المنخفضة أمرا بالغ الأهمية للأجهزة عالية الأداء والحساسة للغاية. من بين العديد من طرق التوليف ، يمكن لترسيب البخار الكيميائي (CVD) ، الذي يعتبر نهجا رائدا لتصنيع الجرافين ، التحكم في عدد طبقات الجرافين وإنتاج الجرافين عالي الجودة. يجب نقل الجرافين CVD من الركائز المعدنية التي يزرع عليها على ركائز عازلة للتطبيقات العملية. ومع ذلك ، فإن فصل ونقل الجرافين إلى ركائز جديدة يمثل تحديا لطبقة موحدة دون الإضرار أو التأثير على هياكل الجرافين وخصائصه. بالإضافة إلى ذلك ، تم إثبات ترانزستور التأثير الميداني للجرافين (EGGFET) ذو بوابات الكهارل لتطبيقاته الواسعة في مختلف عمليات الكشف الجزيئية الحيوية بسبب حساسيته العالية وتكوين الجهاز القياسي. في هذه المقالة ، يتم توضيح نهج نقل الجرافين بمساعدة بولي (ميثيل ميثاكريلات) (PMMA) ، وتصنيع ترانزستور التأثير الميداني للجرافين (GFET) ، والكشف عن الغلوبولين المناعي G (IgG) للمؤشرات الحيوية. تم تطبيق التحليل الطيفي لرامان ومجهر القوة الذرية لتوصيف الجرافين المنقول. وتبين أن هذه الطريقة هي نهج عملي لنقل الجرافين النظيف والخالي من المخلفات مع الحفاظ على شبكة الجرافين الأساسية إلى ركيزة عازلة للإلكترونيات أو تطبيقات الاستشعار البيولوجي.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم التحقيق في الجرافين ومشتقاته واستخدامه للعديد من التطبيقات ، بما في ذلك الإلكترونيات 1،2 ، والاستشعار3،4،5 ، وتخزين الطاقة 6،7 ، والتحفيز الضوئي1،6،8. يعد توليف وتصنيع الجرافين عالي الجودة والتوحيد الجيد والعيوب المنخفضة أمرا بالغ الأهمية للأجهزة عالية الأداء والحساسة للغاية. منذ تطوير ترسب البخار الكيميائي (CVD) في عام 2009 ، أظهرت وعدا هائلا وحددت مكانتها كعضو أس....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. نقل ترسب البخار الكيميائي للجرافين

  1. قطع ورقة الجرافين على ركيزة نحاسية إلى نصفين (2.5 سم × 5 سم) باستخدام مقص. ضع شريطا مقاوما للحرارة لإصلاح الزوايا الأربع لمربع الجرافين على طوقا دوار (انظر جدول المواد).
    ملاحظة: يبلغ بعد الجرافين الذي تم شراؤه 5 سم × 5 سم (انظر جدول المواد).
  2. قم بتغطية ورقة الجرافين بطبقة رقيقة (100-200 نانومتر) من PMMA 495K A4 تدور عند 500 دورة في الدقيقة لمدة 10 ثوان ثم 2000 دورة في الدقيقة لمدة 50 ثانية. ثم اخبز العينة على حرارة 150 درجة مئوية لمدة 5 دقائق.
  3. قم بإزالة الجانب الخلفي من الجرافين باستخدام بلازما الأكسجين (انظر جدول المواد) عند 30 واط....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تظهر النتائج التمثيلية الجرافين CVD المنقول الذي يتميز به Raman و AFM ، على التوالي. توفر قمة G وقمم 2D لصورة Raman معلومات شاملة فيما يتعلق بوجود وجودة الجرافين الأحادي32 المنقول (الشكل 1). تم تطبيق عمليات الطباعة الحجرية القياسية30,31 لتصنيع جهاز GFET ، كما هو موضح في الشكل 2. ويبين الشكل 3 GFET المفتعل مع آبار تسليم عينات PDMS المجمعة والإعداد التج.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يجب قص جرافين CVD الذي تم شراؤه على فيلم نحاسي إلى الحجم المناسب لخطوات التصنيع التالية. قطع الأفلام يمكن أن يسبب التجاعيد ، والتي تحتاج إلى منع. يمكن الإشارة إلى المعلمات المقدمة في خطوة التصنيع لحفر البلازما للجرافين ، ويمكن تغيير هذه الأرقام عند استخدام أدوات مختلفة. يجب مراقبة العينة المحفورة وفحصها عن كثب لضمان نقش الجرافين بالكامل. يمكن تطبيق طرق متعددة قبل التنظيف لتنظيف الركائز ، مثل الصوتنة في الأسيتون ، IPA ، ومياه DI لمدة 5 دقائق ، وشطف مياه DI ، وتجفيف غاز النيتروجين أو معالجته باستخدام بلازما O2 (.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين مصالح متنافسة أو مصالح متضاربة للإفصاح عنها.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أجريت التجارب في جامعة فرجينيا الغربية. نحن نقر بمرافق الأبحاث المشتركة في جامعة ويست فرجينيا لتصنيع الأجهزة وتوصيف المواد. تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية بموجب المنحة رقم NSF1916894.

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
1-حمض بيرينوتيريك N- هيدروكسي سوكسينيميد إسترسيجما ألدريتش457078-1Gوظيفية
اللجوء MFP-3D مجهر القوة الذريةأكسفورد أدواتتوصيف الجرافين
AZ 300 MIFMicroChemicalsAZ 300 MIFمطور مقاوم للضوء
AZ 300 MIFMicroChemicalsAZ 300 MIFمقاوم
للضوءمصل الأبقار الألبومينSigma Aldrich810014يحجب
برانسون 1210 SonicatorSONITEKتنظيف
عينة النحاس EtchantSigma Aldrich667528-500MLإزالة الأغشية النحاسية لإطلاق الجرافين
ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) VWR97063-136وظيفية
لكمات خزعة يمكن التخلص منها ، Integra MiltexVWR21909-144إنشاء جيد في PDMS
Gold EtchantGold Etch و TFA و Transene658148Enchant
Graphene GrapheneSupermarket2 × 2 "Essaying Sensing Bio Element of الجهاز
IgG aptamerBase Pair Biotechnologies الحيويةالمخصصةللمستقبلات الحيوية
Keithley 4200A-SCS محلل المعلماتقياس Tektronixو الكشف
كيماوياتKMG CR-6KMG 64216الكروم
Kurt J. Lesker E-beam المبخرKurt J. Leskerالترسيب المعدني
Laurell Technologies 400 SpinnersLaurell TechnologiesWS-400BZ-6NPP / LITEطلاء الأغشية الرقيقة
مارس PX-250 البلازما AsherMarch Instrumentsتنظيف العينة
حفر النيكلحفر النيكل ، TFB ، Transene600016000
OAI التعرض للفيضاناتOAIالطباعة الحجرية الضوئية
محلول ملحي مخزن بالفوسفات (PBS)Sigma Aldrich806552-500MLعازلة
PMMA 495K A4MicroChemicalsPMMA 495K A4مقاوم للضوء للمساعدة في نقل الجرافين
Polydimethylsiloxane (PDMS)Sigma Aldrichسيلجارد 184تسليم العينة جيدا
Renishaw InVia Raman مجهرRenishawتوصيف الجرافين
هيدروكسيد الصوديوم (NaOH)Sigma Aldrich221465-25Gوظيفية
Suss Microtech MA6 قناع محاذاةSuss MicroTecالطباعة الحجرية الضوئية
الحرارية العلمية Cimarec HotplateالعلميةSP131635عينة وجهاز الخبز
Sheet عن حفر حفر الحرارية

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Saini, D. Synthesis and functionalization of graphene and application in electrochemical biosensing. Nanotechnology Reviews. 5 (4), 393-416 (2016).
  2. Emtsev, K. V., Bostwick, A., Horn, K., et al. Towards wafer-size ....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

IgG

مقالات ذات صلة