Le présent protocole démontre le développement d’un biocapteur à transistor à effet de champ en graphène dépendant des électrolytes (EGGFET) et son application dans la détection des immunoglobulines G (IgG) des biomarqueurs.
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Article de méthode
Développement et fonctionnalisation d’un transistor à effet de champ en graphène dépendant des électrolytes pour la détection de biomarqueurs
Dans cet article
Résumé
Résumé
Dans la présente étude, le graphène et ses dérivés ont été étudiés et utilisés pour de nombreuses applications, notamment l’électronique, la détection, le stockage d’énergie et la photocatalyse. La synthèse et la fabrication de graphène de haute qualité, d’une bonne uniformité et de faibles défauts sont essentielles pour les appareils haute performance et très sensibles. Parmi les nombreuses méthodes de synthèse, le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), considéré comme une approche de premier plan pour la fabrication du graphène, peut contrôler le nombre de couches de graphène et produire du graphène de haute qualité. Le graphène CVD doit être transféré des substrats métalliques sur lesquels il est cultivé sur des substrats isolants pour des applications pratiques. Cependant, la séparation et le transfert du graphène sur de nouveaux substrats sont difficiles pour une couche uniforme sans endommager ou affecter les structures et les propriétés du graphène. De plus, le transistor à effet de champ en graphène dépendant de l’électrolyte (EGGFET) a été démontré pour ses vastes applications dans diverses détections biomoléculaires en raison de sa sensibilité élevée et de sa configuration de dispositif standard. Dans cet article, l’approche de transfert de graphène assistée par poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA), la fabrication d’un transistor à effet de champ de graphène (GFET) et la détection d’immunoglobuline g (IgG) de biomarqueurs sont démontrées. La spectroscopie Raman et la microscopie à force atomique ont été appliquées pour caractériser le graphène transféré. La méthode s’est avérée être une approche pratique pour transférer du graphène propre et sans résidus tout en préservant le réseau de graphène sous-jacent sur un substrat isolant pour des applications électroniques ou de biodétection.
Introduction
Le graphène et ses dérivés ont été étudiés et utilisés pour de nombreuses applications, notamment l’électronique 1,2, la détection 3,4,5, le stockage d’énergie 6,7 et la photocatalyse 1,6,8. La synthèse et la fabrication de graphène de haute qualité, d’une bonne uniformité et de faibles défauts sont essentielles pour les appareils haute performance et très sensibles. ....
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Protocole
1. Transfert du dépôt chimique en phase vapeur de graphène
- Couper la feuille de graphène sur un substrat de cuivre en deux (2,5 cm x 5 cm) à l’aide de ciseaux. Appliquez du ruban résistant à la chaleur pour fixer les quatre coins du carré de graphène sur un joint de filature (voir Tableau des matériaux).
REMARQUE: Le graphène acheté a une dimension de 5 cm x 5 cm (voir tableau des matériaux). - Spin-coat la feuille de graphène avec une fine couche (100-200 nm) de PMMA 495K A4 tournant à 500 tr/min pendant 10 s puis 2000 tr/min pendant 50 s. Cuire ensuite l’échantillon à 150 °C pendant 5 min. ....
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Résultats
Les résultats représentatifs montrent le graphène CVD transféré caractérisé par Raman et AFM, respectivement. Le pic G et les pics 2D de l’image Raman donnent des informations complètes sur l’existence et la qualité du graphènemonocouche transféré 32 (Figure 1). Des procédés de lithographie standard30,31 ont été appliqués pour la fabrication du dispositif GFET, comme le montre la figure 2<.......
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Discussion
Le graphène CVD acheté sur film de cuivre doit être coupé à la bonne taille pour les étapes de fabrication suivantes. La coupe des films peut provoquer des rides, ce qui doit être évité. Les paramètres fournis à l’étape de fabrication peuvent être référencés pour la gravure au plasma du graphène, et ces nombres peuvent être modifiés lors de l’utilisation de différents instruments. L’échantillon gravé doit être étroitement surveillé et inspecté pour assurer une gravure complète au graphène. Plusieurs méthodes de pré-netto.......
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont pas d’intérêts concurrents ou d’intérêts conflictuels à divulguer.
Remerciements
Les expériences ont été menées à l’Université de Virginie-Occidentale. Nous reconnaissons les installations de recherche partagées de l’Université de Virginie-Occidentale pour la fabrication de dispositifs et la caractérisation des matériaux. Ce travail a été soutenu par la National Science Foundation des États-Unis dans le cadre de la subvention No. NSF1916894.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Acide 1-pyrénétyrique Ester N-hydroxysuccinimide | Sigma Aldrich | 457078-1G | fonctionnalisation |
| Asylum MFP-3D Atomic Force Microscope | Oxford Instruments | du graphène | |
| AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | photoresist |
| developer AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | photoresist |
| Albumine sérique bovine | Sigma Aldrich | 810014 | bloquant |
| Branson 1210 Sonicateur | SONITEK | nettoyage d’échantillons | |
| Etchant au cuivre | Sigma Aldrich | 667528-500ML | enlevant le film de cuivre pour libérer le graphène |
| Diméthyl Sulfoxyde (DMSO) | VWR | 97063-136 | fonctionnalisation |
| Poinçons de biopsie jetables, Integra Miltex | VWR | 21909-144 | bien créer dans PDMS |
| Gold etchant | Gold Etch, TFA, Transene | 658148 | enchanter |
| Graphene | Graphene supermarché | 2 » x 2 » feuille | biocapteur élément de biodétection de l’appareil |
| IgG aptamère | Base Pair | Biotechnologies biorécepteur | personnalisé |
| Keithley 4200A-SCS Analyseur de paramètres | Tektronix | mesure et détection | |
| KMG CR-6 | KMG produits chimiques | 64216 | Agent de gravure au chrome |
| Kurt J. Lesker Évaporateur à faisceau d’électrons | Kurt J. Lesker | Dépôt de métaux | |
| Laurell Technologies 400 Spinners | Laurell Technologies | WS-400BZ-6NPP/LITE | Revêtement en couche mince |
| Mars PX-250 Plasma Asher | Mars Instruments | Nettoyage d’échantillons | |
| Nickel etcateur | Nickel Gravure, TFB, Transène | 600016000 | Agent de gravure |
| OAI Exposition aux inondations | Photolithographie | OAI | |
| Saline tamponnée au phosphate (PBS) | Sigma Aldrich | 806552-500ML | tampon |
| PMMA 495K A4 | MicroChemicals | PMMA 495K A4 | Photorésine pour aider au transfert de graphène |
| Polydiméthylsiloxane (PDMS) | Sigma Aldrich | Sylgard 184 | puits de livraison d’échantillons |
| Renishaw InVia Raman Microscope | Renishaw | Caractérisation du graphène | |
| Hydroxyde de sodium (NaOH) | Sigma Aldrich | 221465-25G | fonctionnalisation |
| Suss Microtech MA6 Mask Aligner | Suss MicroTec | photolithographie | |
| Thermo Scientific Cimarec Plaque chauffante | Thermo Scientific | SP131635 | Cuisson de l’échantillon et de l’appareil |
Références
- 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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Réimpressions et autorisations
