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

تزيل هذه الطريقة بشكل فعال بقايا PMMA مع الحفاظ على شبكة الجرافين الأساسية. يظهر الجهاز الوظيفي نتائج متسقة في اكتشاف الأجسام المضادة IgG في مصل الدم. أيضا ، يضمن البروتوكول تنفيذ الجرافين CVD في جهاز استشعار حيوي في الوقت الفعلي ، خال من الملصقات.

الخطوات بسيطة جدا ويمكن القيام بها مع الحد الأدنى من التدريب. يوفر الجهاز انتقائية عالية وحساسية عالية وكشفا في الوقت الفعلي على أجهزة الاستشعار البيولوجي الأخرى ابدأ بقطع ورقة الجرافين على ركيزة نحاسية إلى النصف باستخدام مشرط. ضع شريطا مقاوما للحرارة لإصلاح الزوايا الأربع لمربع الجرافين على طوقا دوار.

قم بتدوير الورقة المربعة من الجرافين بطبقة رقيقة من 100 إلى 200 نانومتر من PMMA 495K A4 ، وتدور 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 خمس دقائق. قم بإزالة الجانب الخلفي من الجرافين باستخدام بلازما الأكسجين عند 30 واط باستخدام معدل تدفق يبلغ 15 سنتيمترا مكعبا قياسيا في الدقيقة لمدة خمس دقائق.

قم بقطع مربع الجرافين المعالج بالبلازما إلى بعد بعرض سنتيمتر واحد وارتفاع سنتيمترين لتصنيع الجهاز. قطع ركيزة السيليكا التي تم تنظيفها مسبقا إلى قطع صغيرة بعرض تقريبي يبلغ أربعة سنتيمترات وارتفاع سنتيمترين. احفر النحاس باستخدام كلوريد الحديديك الجرافين دون تخفيف.

قم بتعويم العينة مع الجانب النحاسي لأسفل وجانب PMMA لأعلى على الحفر السائل. بعد النقش على النحاس ، ارفع فيلم الجرافين ببطء باستخدام الركيزة المعالجة بالبلازما. جفف فيلم الجرافين المنقول في الهواء لمدة ساعتين ، ثم اخبزه على طبق ساخن.

لإزالة PMMA ، ابدأ بتسخين العينة ببخار الأسيتون عند 70 درجة مئوية عن طريق إبقاء العينة أعلى بسنتيمترين تقريبا من بخار الأسيتون لمدة أربع دقائق مع توجيه جانب PMMA لأسفل. ثم ، اغمر العينة في الأسيتون لمدة خمس دقائق. اغسل العينة بالماء منزوع الأيونات بحذر.

أخيرا ، جفف العينة برفق بالنيتروجين. اغسل الركيزة بالجرافين المنقول باستخدام الأسيتون وكحول الأيزوبروبيل والماء منزوع الأيونات. ثم ، اخبز الركيزة على طبق ساخن عند 75 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة.

باستخدام مبخر شعاع الإلكترون ، قم بإيداع النيكل والذهب بسماكة 5 و 45 نانومتر ، على التوالي ، على عينة الجرافين. قم بتطبيق أول عملية طباعة حجرية ضوئية باستخدام القناع A لنقش الأقطاب الكهربائية. قم بتدوير AZ 5214E بمقاومة إيجابية للضوء على العينة عند 2000 دورة في الدقيقة لمدة 45 ثانية وعلاج العينة عند 120 درجة مئوية لمدة دقيقة واحدة.

ضع العينة في نظام التعرض للفيضانات فوق البنفسجية وقم بتعريضها لمدة 10 ثوان تقريبا تحت 200 مللي جول لكل سنتيمتر مربع. قم بتطوير العينة باستخدام مطور مقاوم للضوء AZ 300 MIF لمدة دقيقتين تقريبا ثم اشطفها بالماء منزوع الأيونات. اغمر العينة في نقش الذهب لحفر الطبقة الذهبية لمدة 10 ثوان ، وشطفها بالماء منزوع الأيونات ، وإزالة الطبقة المقاومة للضوء المتبقية عن طريق غمرها في الأسيتون لمدة 10 دقائق.

باستخدام الأسيتون وكحول الأيزوبروبيل والماء منزوع الأيونات ، اغسل العينة متبوعة بالخبز على صفيحة ساخنة عند 75 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. ثم قم بتطبيق عملية الطباعة الحجرية الضوئية الثانية باستخدام القناع B لنمط قنوات الجرافين. اغمر العينة في حفر النيكل عند 60 درجة مئوية لحفر طبقة النيكل لمدة 10 ثوان.

شطف بالماء منزوع الأيونات وتجفيف الشعر باستخدام النيتروجين. ضع العينة في آشر البلازما وأزل الجرافين المكشوف باستخدام بلازما الأكسجين. في وقت لاحق ، قم بإزالة الطبقة المقاومة للضوء عن طريق غمرها في الأسيتون لمدة 10 دقائق.

اغسل العينة باستخدام الأسيتون و IPA والماء منزوع الأيونات واخبزها على طبق ساخن عند 75 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. قم بتطبيق عملية الطباعة الحجرية الضوئية الثالثة باستخدام القناع C لرسم طبقة مقاومة للضوء التخميل لحماية الجرافين الأساسي على الركيزة. استخدم نفس معلمات العملية كما ذكرنا سابقا ، بما في ذلك الدوران باستخدام مقاومة إيجابية للضوء ، ومعالجة العينة ، وتطويرها باستخدام مطور مقاومة للضوء.

في وقت لاحق ، اغمر العينة في حفر النيكل عند 60 درجة مئوية لمدة 10 ثوان لإزالة طبقة النيكل المتبقية ، ثم اشطفها بالماء منزوع الأيونات وجففها باستخدام النيتروجين. أخيرا ، اخبز العينة على طبق ساخن عند 120 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة. تظهر النتائج التمثيلية الجرافين CVD المنقول الذي يتميز بمجهر رامان والقوة الذرية.

توفر قمة G والقمم ثنائية الأبعاد لصورة Raman معلومات شاملة فيما يتعلق بوجود وجودة الجرافين الأحادي المنقول. يوضح الشكل مستشعر حيوي EEG FET مدمج مع قطب مرجعي قياسي من الفضة في كلوريد الفضة وبئر سيلوكسان متعدد الميثيل لاحتواء العينة. علاوة على ذلك ، يوضح العرض الموسع لقناة الجرافين الاتصال بقطب المصدر بالأرض ، والتصريف ، وأقطاب البوابة بالمصدر.

يمكن امتصاص PBASE ، وهو كاشف وظيفي يستخدم على نطاق واسع للجرافين ، على سطح الجرافين من خلال تفاعل pi-pi دون الإضرار بالخصائص الكهربائية للجرافين. يقترن أبتامر IgG المعدل بالأمينو 5-prime مع PBASE بواسطة روابط رابطة الأميد بين استر السيناميد التفاعلي والهيدروكسي-6 في PBASE ، ومجموعة الأمين على الطرف 5-prime من IgG aptamer. تم استخدام حضانة ألبومين مصل البقر لمنع المواقع المتبقية غير المقترنة بعد شطف الجهاز باستخدام PBS أحادي القوة يوضح الشكل اكتشاف IgG في ظل ظروف مختلفة من الكهارل.

جودة الجرافين هي المفتاح للحصول على أفضل أداء لهذا الجهاز. لذلك أثناء حفر البلازما ، يجب التأكد من أن البلازما لا تضر بالمناطق المفيدة من الجرافين. أيضا ، يجب تنظيف بقايا PMMA تماما للحصول على سطح جرافين نظيف.

يظهر الجهاز الوظيفي نتائج متسقة في الكشف عن الأجسام المضادة البشرية IgG ، لذلك يمكن استخدام الإجراء كمرجع لبناء أجهزة مع مواد نانوية أخرى لدراسة تفاعلات الواجهة والاستشعار البيولوجي.