El presente protocolo demuestra el desarrollo del biosensor de transistor de efecto de campo de grafeno activado por electrolitos (EGGFET) y su aplicación en la detección de biomarcadores de inmunoglobulina G (IgG).
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Artículo de método
Desarrollo y funcionalización del transistor de efecto de campo de grafeno activado por electrolitos para la detección de biomarcadores
En este artículo
Resumen
Resumen
En el estudio actual, el grafeno y sus derivados se han investigado y utilizado para muchas aplicaciones, incluida la electrónica, la detección, el almacenamiento de energía y la fotocatálisis. La síntesis y fabricación de grafeno de alta calidad, buena uniformidad y bajos defectos son fundamentales para dispositivos de alto rendimiento y alta sensibilidad. Entre muchos métodos de síntesis, la deposición química de vapor (CVD), considerada un enfoque líder para la fabricación de grafeno, puede controlar el número de capas de grafeno y producir grafeno de alta calidad. El grafeno CVD debe transferirse de los sustratos metálicos en los que se cultiva a sustratos aislantes para aplicaciones prácticas. Sin embargo, la separación y transferencia de grafeno a nuevos sustratos es un desafío para una capa uniforme sin dañar o afectar las estructuras y propiedades del grafeno. Además, el transistor de efecto de campo de grafeno activado por electrolitos (EGGFET) se ha demostrado por sus amplias aplicaciones en diversas detecciones biomoleculares debido a su alta sensibilidad y configuración estándar del dispositivo. En este artículo, se demuestra el enfoque de transferencia de grafeno asistido por poli (metacrilato de metilo) (PMMA), la fabricación de transistor de efecto de campo de grafeno (GFET) y la detección de biomarcadores de inmunoglobulina G (IgG). Se aplicaron espectroscopía Raman y microscopía de fuerza atómica para caracterizar el grafeno transferido. Se ha demostrado que el método es un enfoque práctico para transferir grafeno limpio y libre de residuos, preservando al mismo tiempo la red de grafeno subyacente en un sustrato aislante para aplicaciones electrónicas o de biodetección.
Introducción
El grafeno y sus derivados se han investigado y utilizado para muchas aplicaciones, incluida la electrónica 1,2, la detección 3,4,5, el almacenamiento de energía 6,7 y la fotocatálisis 1,6,8. La síntesis y fabricación de grafeno de alta calidad, buena uniformidad y bajos defectos son fundamentales para dispositivos de alto rendimiento y alta sensibilidad. Desde el des....
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Protocolo
1. Transferencia de la deposición química de vapor de grafeno
- Cortar la lámina de grafeno sobre un sustrato de cobre por la mitad (2,5 cm x 5 cm) con tijeras. Aplique cinta resistente al calor para fijar las cuatro esquinas del cuadrado de grafeno en una junta giratoria (consulte la Tabla de materiales).
NOTA: El grafeno comprado tiene una dimensión de 5 cm x 5 cm (ver Tabla de Materiales). - Recubre la lámina del grafeno con una capa delgada (100-200 nm) de PMMA 495K A4 girando a 500 rpm durante 10 s y luego a 2000 rpm durante 50 s. A continuación, hornea la muestra a 150 °C durante 5 min. ....
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Resultados
Los resultados representativos muestran el grafeno CVD transferido caracterizado por Raman y AFM, respectivamente. El pico G y los picos 2D de la imagen Raman proporcionan información completa sobre la existencia y la calidad del grafeno monocapa transferido32 (Figura 1). Se aplicaron procesos de litografía estándar 30,31 para la fabricación del dispositivo GFET, como se muestra en la Figura 2.
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Discusión
El grafeno CVD comprado en la película de cobre debe recortarse al tamaño correcto para los siguientes pasos de fabricación. El corte de las películas puede causar arrugas, lo que debe prevenirse. Los parámetros proporcionados en la etapa de fabricación se pueden consultar para el grabado en plasma de grafeno, y estos números pueden variar cuando se utilizan diferentes instrumentos. La muestra grabada debe ser monitoreada e inspeccionada de cerca para garantizar un grabado completo de grafeno. Se pueden aplicar múltiples.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen intereses en conflicto o intereses en conflicto que revelar.
Agradecimientos
Los experimentos se llevaron a cabo en la Universidad de Virginia Occidental. Reconocemos las Instalaciones de Investigación Compartidas de la Universidad de Virginia Occidental para la fabricación de dispositivos y la caracterización de materiales. Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos bajo la Subvención No. NSF1916894.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Ácido 1-pireneutírico Éster de N-hidroxisuccinimida | Sigma Aldrich | 457078-1G | |
| funcionalización Asylum MFP-3D Microscopio de fuerza atómica | Oxford Instruments | caracterización de grafeno | |
| AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | fotorresistente revelador |
| AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | fotorresistente |
| Albúmina sérica bovina | Sigma Aldrich Bloqueo | 810014 | |
| Branson 1210 Sonicator | SONITEK | Limpieza de muestras | |
| Grabador de cobre | Sigma Aldrich | 667528-500ML | Eliminación de la película de cobre para liberar grafeno |
| Dimetilsulfóxido (DMSO) | VWR | 97063-136 | |
| funcionalización Punzones de biopsia desechables, Integra Miltex | VWR | 21909-144 | crear bien en PDMS |
| Grabador de oro | Grabado de oro, TFA, Transene | 658148 | encantar |
| Grafeno | Supermercado de grafeno | " hoja de 2" x 2" | elemento biosensible del dispositivo |
| IgG aptámero | Par de bases Biotechnologies biorreceptor | personalizado | |
| Keithley 4200A-SCS Analizador de parámetros | Tektronix | medición y detección | |
| KMG CR-6 | KMG chemicals | 64216 | Grabador |
| de cromo Kurt J. Lesker Evaporador de haz E | Kurt J. Lesker | Deposición de metales | |
| Laurell Technologies 400 Hilanderas | Laurell Technologies | WS-400BZ-6NPP/LITE | recubrimiento de película delgada |
| March PX-250 Plasma Asher March Instruments | muestras | ||
| Grabador de níquel | Grabador de níquel, TFB, Grabador de 600016000 de transeno | ||
| OAI Exposición a inundaciones | Fotolitografía | OAI | |
| Solución salina tamponada con fosfato (PBS) | Sigma Aldrich | 806552-500ML | tampón |
| PMMA 495K A4 | MicroChemicals | PMMA 495K A4 | Fotorresistente para ayudar a la transferencia de grafeno |
| Polidimetilsiloxano (PDMS) | Sigma Aldrich | Pozo de entrega de muestras Sylgard 184 | |
| Microscopio Raman InVia de Renishaw | Caracterización de grafeno | Renishaw | |
| Hidróxido de sodio (NaOH) | Sigma Aldrich | 221465-25G | Funcionalización |
| Suss Microtech MA6 Mask Aligner | Suss MicroTec | Fotolitografía | |
| Thermo Scientific Cimarec Hotplate | Thermo Scientific | SP131635 | muestra y dispositivo de horneado |
Referencias
- 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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Reimpresiones y permisos
