Name: Développement et fonctionnalisation d’un transistor à effet de champ en graphène dépendant des électrolytes pour la détection de biomarqueurs (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-02-01T14:20:00.000+00:00
Duration: 7 min 51 s
Description: Apprenez à développer un transistor à effet de champ en graphène dépendant des électrolytes pour la détection d'IgG. Cette méthode offre une biosensibilité en temps réel et sans marquage.

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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.

1. Transfert du dépôt chimique en phase vapeur de graphène
<ol><li>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).</li>
	<li>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.</li>
	<li>Retirer l’arrière du graphène avec du plasma d’oxygène (voir Tableau des matériaux) à 30 W, 15 sccm pendant 5 min.</li>
	<li>Découpez le carré de graphène traité au plasma en dimensions plus petites (1 cm x 2 cm) pour la fabrication de l’appareil.</li>
	<li>Couper le substrat pré-nettoyé (SiO2) en petits morceaux d’une dimension approximative de 2,5 cm x 2 cm.</li>
	<li>Gravez le cuivre à l’aide de l’étchant commercial au graphène (chlorure ferrique) (voir tableau des matériaux). Ne pas diluer l’eau-forte. Faites flotter l’échantillon avec le côté cuivre vers le bas et le côté PMMA vers le haut sur l’etchant liquide.</li>
	<li>Après la gravure sur cuivre, soulevez lentement le film de graphène à l’aide du substrat traité au plasma.</li>
	<li>Sécher à l’air libre le graphène transféré pendant 2 h, puis cuire au four à 80 °C pendant 15 min.</li>
	<li>Retirez le PMMA en suivant les étapes ci-dessous.<ol>
<li>Réchauffez l’échantillon avec de la vapeur d’acétone à 70 °C. Gardez l’échantillon à ~2 cm au-dessus de la vapeur d’acétone pendant 4 min avec le côté PMMA vers le bas. Ensuite, immergez l’échantillon dans de l’acétone pendant 5 min.</li>
		<li>Lavez l’échantillon avec de l’eau DI avec prudence et observez le graphène transféré au microscope. Enfin, séchez doucement l’échantillon avec N2.</li>
		<li>Effectuer une observation par microscopie à force atomique (AFM) pour s’assurer que le graphène sans résidus de PMMA. Si un résidu de PMMA est visible sur l’image, effectuez à nouveau le nettoyage et l’immersion à la vapeur d’acétone.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Effectuer la caractérisation Raman et AFM pour confirmer le transfert de la monocouche de graphène et observer les propriétés de surface (Figure 1A,B).</li>
</ol>2. Fabrication du transistor à effet de champ en graphène (GFET)
<ol><li>Laver le substrat avec le graphène transféré à l’aide d’acétone, d’IPA et d’eau DI; puis cuire le substrat sur une plaque chauffante à 75 °C pendant 30 min (Figure 2A).</li>
	<li>À l’aide de l’évaporateur à faisceau E30 (voir tableau des matériaux), déposez 5 nm de nickel et 45 nm d’or sur l’échantillon de graphène (figure 2B).</li>
	<li>Appliquer le premier procédé de photolithographie30 à l’aide du masque A (figure supplémentaire 1) pour la modelation des électrodes (figure 2C).</li>
	<li>Faire tourner une résine photosensible positive (AZ 5214E, voir Tableau des matériaux) sur l’échantillon (2000 tr/min pendant 45 s) et durcir l’échantillon à 120 °C pendant 1 min.</li>
	<li>Placez l’échantillon dans le système d’exposition aux inondations UV et exposez-le pendant environ 10 s sous 200 mJ/cm2.</li>
	<li>Développez l’échantillon avec un révélateur de résine photosensible (AZ300 MIF, voir Tableau des matériaux) pendant environ 2 min, puis rincez à l’eau DI.</li>
	<li>Immerger l’échantillon dans un etchant d’or pour graver la couche d’or pendant 10 s; rincer à l’eau DI et retirer la couche de résine photosensible restante en plongeant dans de l’acétone pendant 10 min (Figure 2C).</li>
	<li>À l’aide d’acétone, d’IPA et d’eau DI, laver l’échantillon; cuire sur une plaque chauffante à 75 °C pendant 30 min. Appliquez ensuite le deuxième procédé de photolithographie à l’aide du masque B (figure supplémentaire 1) pour modeler les canaux de graphène. REMARQUE: Utilisez les mêmes paramètres de processus que le premier (étape 2.4-2.6), à l’exception du système d’exposition aux UV dans l’aligneur de masque (Figure 2D).</li>
	<li>Immerger l’échantillon dans un échancrure de nickel à 60 °C pour graver la couche de nickel pendant 10 s; rincer à l’eau DI; sécher à l’aide de N2 (Figure 2D).</li>
	<li>Placer l’échantillon dans le plasma et retirer le graphène exposé à l’aide de plasma d’oxygène (100 W pendant 90 s avec un débit d’oxygène à 49 sccm); après cela, retirez la couche de résine photosensible en plongeant dans de l’acétone pendant 10 minutes (Figure 2E).</li>
	<li>Laver l’échantillon à l’aide d’acétone, d’IPA et d’eau DI; cuire sur une plaque chauffante à 75 °C pendant 30 min et appliquer le troisième procédé de photolithographie à l’aide du masque C (figure supplémentaire 1) pour la modelement de la couche de résine photosensible de passivation afin de protéger le graphène sous-jacent sur le substrat. Utilisez les mêmes paramètres de processus que le premier (étapes 2.4-2.6), à l’exception du système d’exposition aux UV dans l’aligneur de masque (Figure 2F).</li>
	<li>Après le troisième processus de photolithographie, immerger l’échantillon dans un écreuant de nickel à 60 °C pendant 10 s pour éliminer la couche de nickel restante; puis rincer à l’eau DI et sécher à l’aide de N2 (Figure 2G). Enfin, cuire l’échantillon sur une plaque chauffante à 120 °C pendant 30 min (Figure 2H).</li>
</ol>3. Fonctionnalisation de GFET pour la détection des IgG
<ol><li>Assemblez le canal de distribution de l’échantillon.<ol>
<li>Fabriquer le canal de distribution d’échantillons dans PDMS à l’aide de techniques de lithographie douce31.</li>
		<li>Immerger le dispositif de graphène dans 0,1 M de solution de NaOH pendant 30 s; rincer à l’eau DI et laisser une fine couche d’eau sur la surface de l’appareil pour faciliter l’alignement et le collage du puits PDMS. Activez ensuite la surface du puits PDMS à l’aide de plasma d’oxygène.</li>
		<li>Aligner le canal de distribution de l’échantillon et le dispositif de graphène sous un microscope; placer le dispositif aligné dans un four à 60 °C pendant 3 h pour permettre le collage. Le périphérique assemblé est illustré à la figure 3A.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Fonctionnaliser le GFET.<ol>
<li>Fonctionnaliser la surface du graphène avec de l’aptamère IgG (voir Tableau des matériaux). Utilisez des pipettes pour charger et retirer chaque réactif ou tampon du puits PDMS. Le processus schématique est illustré à la figure 4. REMARQUE: Les étapes suivantes ont été effectuées à température ambiante.</li>
		<li>Après avoir rincé la surface du graphène avec du DMSO trois fois, appliquer l’ester N-hydroxysuccinimide de l’acide butyrique 1-pyrène (PBASE, 10 mM dissous dans le DMSO, voir Tableau des matériaux) et conserver pendant 2 h.</li>
		<li>Après rinçage avec du DMSO, appliquer l’aptamère IgG 5'amino-modifié (20 μM dans 1x PBS), incuber pendant 3 h et rincer avec 1x PBS trois fois.</li>
		<li>Appliquer l’albumine sérique bovine (BSA, 10% p/v dans 1x PBS) sur le graphène pendant 1 h et rincer avec 1x PBS trois fois.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Détection des IgG
<ol><li>Rincez l’appareil avec 0,01x PBS trois fois. Remplissez bien le PDMS avec 0,01x PBS (tampon de détection) (Figure 3A,B).</li>
	<li>Connectez les électrodes à l’aide d’un analyseur de paramètres haute performance (voir Tableau des matériaux). Connectez l’électrode source à la terre, au drain et aux électrodes de grille aux unités de mesure de source (SMU 1 et SMU 2) équipées respectivement de l’analyseur de paramètres (Figure 3C).</li>
	<li>Configurez les paramètres de mesure et activez le processus d’échantillonnage.</li>
	<li>Testez la réponse de l’EGGFET aux IgG en surveillant en permanence le courant de vidange. Dissoudre les IgG dans 0,01x PBS avec différentes concentrations, ajouter la solution dans la chambre de détection et surveiller le courant de drainage en continu. Enregistrez les données.</li>
</ol>

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<li>Sun, J., Camilli, L., Caridad, J. M., Santos, J. E., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+adsorption+of+ions+on+graphene+at+the+electrolyte-graphene+interface%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Spontaneous adsorption of ions on graphene at the electrolyte-graphene interface.</a> Applied Physics Letters. 117 (20), 203102(2020).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont pas d’intérêts concurrents ou d’intérêts conflictuels à divulguer.

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...

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. Depuis le développement du dépôt chimique en phase vapeur (CVD) en 2009, il s’est montré extrêmement prometteur et a établi sa place en tant que membre essentiel de la famille du graphène 9,10,11,12,13. Il est cultivé sur un substrat métallique et, plus tard pour des utilisations pratiques, est transféré sur des substrats isolants14. Plusieurs méthodes de transfert ont été utilisées récemment pour transférer le graphène CVD. La méthode assistée par poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) est la plus utilisée parmi les différentes techniques. Cette méthode est particulièrement bien adaptée à une utilisation industrielle en raison de sa capacité à grande échelle, de son coût inférieur et de la haute qualité du graphène14,15 transféré. L’aspect critique de cette méthode est de se débarrasser du résidu de PMMA pour les applications du graphène CVD, car les résidus peuvent provoquer une déclinaison des propriétés électroniques du graphène 14,15,16, avoir un effet sur la sensibilité et les performances des biocapteurs17,18 et créer des variations significatives d’un dispositif àl’autre 19.
Les biocapteurs à base de nanomatériaux ont été considérablement étudiés au cours des dernières décennies, notamment les nanofils de silicium (SiNW), les nanotubes de carbone (CNT) et le graphène20. En raison de sa structure en couche mono-atome et de ses propriétés distinctives, le graphène présente des caractéristiques électroniques supérieures, une bonne biocompatibilité et une fonctionnalisation facile, ce qui en fait un matériau attrayant pour le développement de biocapteurs 14,21,22,23. En raison des caractéristiques des transistors à effet de champ (FET) telles que la sensibilité élevée, la configuration standard et la productibilité de masse rentable21,24, le FET est plus préféré dans les implémentations portables et au point de service que d’autres dispositifs de biodétection électroniques. Les biocapteurs à transistor à effet de champ en graphène dépendant de l’électrolyte (EGGFET) sont des exemples des FET21,24 déclarés. EGGFET peut détecter divers analytes de ciblage tels que les acides nucléiques25, les protéines24,26, les métabolites27 et d’autres analytes biologiquement pertinents28. La technique mentionnée ici assure la mise en œuvre du graphène CVD dans un dispositif nanoélectronique de biodétection sans étiquette qui offre une sensibilité plus élevée et une détection précise du temps par rapport à d’autres dispositifs de biodétection29.
Dans ce travail, un processus global de développement d’un biocapteur EGGFET et de fonctionnalisation pour la détection de biomarqueurs, y compris le transfert de graphène CVD sur un substrat isolant, Raman et les caractérisations AFM du graphène transféré, sont démontrés. En outre, la fabrication d’EGGFET et l’intégration avec un puits d’administration d’échantillon de polydiméthylsiloxane (PDMS), la fonctionnalisation des biorécepteurs et la détection réussie de l’immunoglobuline G humaine (IgG) à partir du sérum par des expériences de pointe et de récupération sont également discutées ici.

<table><tbody><tr><td>Acide 1-pyrénétyrique Ester N-hydroxysuccinimide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>457078-1G</td><td>fonctionnalisation</td></tr><tr><td>Asylum MFP-3D Atomic Force Microscope</td><td>Oxford Instruments</td><td></td> caractérisation <td>du graphène</td></tr><tr><td>AZ 300 MIF</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ 300 MIF</td><td>photoresist</td></tr><tr><td>developer AZ 300 MIF</td><td>MicroChemicals</td><td>AZ 300 MIF</td><td>photoresist</td></tr><tr><td>Albumine sérique bovine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>810014</td><td>bloquant</td></tr><tr><td>Branson 1210 Sonicateur</td><td>SONITEK</td><td></td><td>nettoyage d’échantillons</td></tr><tr><td>Etchant au cuivre</td><td>Sigma Aldrich</td><td>667528-500ML</td><td>enlevant le film de cuivre pour libérer le graphène</td></tr><tr><td>Diméthyl Sulfoxyde (DMSO)</td><td>VWR</td><td>97063-136</td><td>fonctionnalisation</td></tr><tr><td>Poinçons de biopsie jetables, Integra Miltex</td><td>VWR</td><td>21909-144</td><td>bien créer dans PDMS</td></tr><tr><td>Gold etchant</td><td>Gold Etch, TFA, Transene</td><td>658148</td><td>enchanter</td></tr><tr><td>Graphene</td><td>Graphene supermarché</td><td>2 » x 2 » feuille</td><td>biocapteur élément de biodétection de l’appareil</td></tr><tr><td>IgG aptamère</td><td>Base Pair</td><td>Biotechnologies biorécepteur</td><td>personnalisé</td></tr><tr><td>Keithley 4200A-SCS Analyseur de paramètres</td><td>Tektronix</td><td></td><td>mesure et détection</td></tr><tr><td>KMG CR-6</td><td>KMG produits chimiques</td><td>64216</td><td>Agent de gravure au chrome</td></tr><tr><td>Kurt J. Lesker Évaporateur à faisceau d’électrons</td><td>Kurt J. Lesker</td><td></td><td>Dépôt de métaux</td></tr><tr><td>Laurell Technologies 400 Spinners</td><td>Laurell Technologies</td><td>WS-400BZ-6NPP/LITE</td><td>Revêtement en couche mince</td></tr><tr><td>Mars PX-250 Plasma Asher</td><td>Mars Instruments</td><td></td><td>Nettoyage d’échantillons</td></tr><tr><td>Nickel etcateur</td><td>Nickel Gravure, TFB, Transène</td><td>600016000</td><td>Agent de gravure</td></tr><tr><td>OAI Exposition aux inondations</td><td>Photolithographie</td><td>OAI</td><td></td></tr><tr><td>Saline tamponnée au phosphate (PBS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>806552-500ML</td><td>tampon</td></tr><tr><td>PMMA 495K A4</td><td>MicroChemicals</td><td>PMMA 495K A4</td><td>Photorésine pour aider au transfert de graphène</td></tr><tr><td>Polydiméthylsiloxane (PDMS)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Sylgard 184</td><td>puits de livraison d’échantillons</td></tr><tr><td>Renishaw InVia Raman Microscope</td><td>Renishaw</td><td></td><td>Caractérisation du graphène</td></tr><tr><td>Hydroxyde de sodium (NaOH)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>221465-25G</td><td>fonctionnalisation</td></tr><tr><td>Suss Microtech MA6 Mask Aligner</td><td>Suss MicroTec</td><td></td><td>photolithographie</td></tr><tr><td>Thermo Scientific Cimarec Plaque chauffante</td><td>Thermo Scientific</td><td>SP131635</td><td>Cuisson de l’échantillon et de l’appareil</td></tr></tbody></table>

développement et fonctionnalisation d’un transistor à effet de champ en graphène dépendant des électrolytes pour la détection de biomarqueurs

Development and Functionalization of Electrolyte-Gated Graphene Field-Effect Transistor for Biomarker Detection

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.

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<...

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.

Développement et fonctionnalisation d’un transistor à effet de champ en graphène dépendant des électrolytes pour la détection de biomarqueurs

In the current study, graphene and its derivatives have been investigated and used for many applications, including electronics, sensing, energy storage, ...

La méthode élimine efficacement les résidus de PMMA tout en préservant le réseau de graphène sous-jacent. Le dispositif fonctionnel montre des résultats cohérents dans la détection des anticorps IgG dans le sérum sanguin. En outre, le protocole garantit la mise en œuvre du graphène CVD dans un dispositif de biodétection en temps réel et sans étiquette.Les étapes sont assez simples et peuvent être effectuées avec un minimum de formation. L’appareil offre une sélectivité élevée, une sensibilité élevée et une détection en temps réel par rapport à d’autres dispositifs de biodétection Commencez par couper la feuille de graphène sur un substrat de cuivre en deux à l’aide d’un scalpel. Appliquez du ruban adhésif résistant à la chaleur pour fixer les quatre coins du carré de graphène sur un joint d’essorage.Enduire la feuille carrée du graphène d’une fine couche de 100 à 200 nanomètres de PMMA 495K A4, tournant à 500 rotations par minute pendant 10 secondes, puis 2 000 rotations par minute pendant 50 secondes. Ensuite, faites cuire l’échantillon à 150 degrés Celsius pendant cinq minutes. Retirez l’arrière du graphène avec du plasma d’oxygène à 30 watts en utilisant un débit de 15 centimètres cubes standard par minute pendant cinq minutes.Coupez le carré de graphène traité au plasma dans une dimension d’un centimètre de largeur et de deux centimètres de hauteur pour la fabrication de l’appareil. Coupez le substrat de silice pré-nettoyé en petits morceaux d’une largeur d’environ quatre centimètres et d’une hauteur de deux centimètres. Gravez le cuivre à l’aide du chlorure ferrique éthquant de graphène sans dilution.Faites flotter l’échantillon avec le côté cuivre vers le bas et le côté PMMA vers le haut sur l’etchant liquide. Après la gravure sur cuivre, soulevez lentement le film de graphène à l’aide du substrat traité au plasma. Sécher à l’air libre le film de graphène transféré pendant deux heures, puis cuire au four sur une plaque chauffante.Pour éliminer le PMMA, commencez par réchauffer l’échantillon avec de la vapeur d’acétone à 70 degrés Celsius en gardant l’échantillon à environ deux centimètres au-dessus de la vapeur d’acétone pendant quatre minutes avec le côté PMMA vers le bas. Ensuite, immergez l’échantillon dans de l’acétone pendant cinq minutes. Lavez l’échantillon avec de l’eau désionisée avec prudence.Enfin, sécher doucement l’échantillon avec de l’azote. Lavez le substrat avec le graphène transféré à l’aide d’acétone, d’alcool isopropylique et d’eau désionisée. Ensuite, faites cuire le substrat sur une plaque chauffante à 75 degrés Celsius pendant 30 minutes.À l’aide d’un évaporateur à faisceau d’électrons, déposez du nickel et de l’or de 5 et 45 nanomètres d’épaisseur, respectivement, sur l’échantillon de graphène. Appliquez le premier procédé de photolithographie à l’aide du masque A pour le motif des électrodes. Faire tourner la résine photosensible positive AZ 5214E sur l’échantillon à 2 000 rotations par minute pendant 45 secondes et durcir l’échantillon à 120 degrés Celsius pendant une minute.Placez l’échantillon dans le système d’exposition aux inondations ultraviolettes et exposez-le pendant environ 10 secondes sous 200 millijoules par centimètre carré. Développer l’échantillon avec un révélateur de résine photosensible AZ 300 MIF pendant environ deux minutes, puis rincer à l’eau désionisée. Immergez l’échantillon dans un éthographe doré pour graver la couche d’or pendant 10 secondes, rincez à l’eau désionisée et retirez la couche de résine photosensible restante en immergeant dans de l’acétone pendant 10 minutes.À l’aide d’acétone, d’alcool isopropylique et d’eau désionisée, laver l’échantillon suivi de la cuisson sur une plaque chauffante à 75 degrés Celsius pendant 30 minutes. Ensuite, appliquez le deuxième processus de photolithographie à l’aide du masque B pour modeler les canaux de graphène. Immerger l’échantillon dans un échancrure de nickel à 60 degrés Celsius pour graver la couche de nickel pendant 10 secondes.Rincer à l’eau désionisée et sécher à l’azote. Placez l’échantillon dans le plasma et retirez le graphène exposé à l’aide de plasma d’oxygène. Plus tard, retirez la couche de résine photosensible en l’immergeant dans de l’acétone pendant 10 minutes.Lavez l’échantillon à l’aide d’acétone, d’IPA et d’eau désionisée et faites cuire au four sur une plaque chauffante à 75 degrés Celsius pendant 30 minutes. Appliquez le troisième procédé de photolithographie à l’aide du masque C pour modeler la couche de résine photosensible de passivation afin de protéger le graphène sous-jacent sur le substrat. Utilisez les mêmes paramètres de processus que ceux mentionnés précédemment, y compris la rotation avec une résine photosensible positive, le durcissement de l’échantillon et le développement avec le développeur de résine photosensible.Plus tard, immergez l’échantillon dans un éthchant de nickel à 60 degrés Celsius pendant 10 secondes pour éliminer la couche de nickel restante, puis rincez à l’eau désionisée et séchez-le à l’azote. Enfin, faites cuire l’échantillon sur une plaque chauffante à 120 degrés Celsius pendant 30 minutes. Les résultats représentatifs montrent le graphène CVD transféré caractérisé par Raman et la microscopie à force atomique.Le pic G et les pics bidimensionnels de l’image Raman donnent des informations complètes sur l’existence et la qualité du graphène monocouche transféré. La figure montre le biocapteur EEG FET intégré à une électrode de référence standard en argent dans le chlorure d’argent et à un puits de polydiméthyl-siloxane pour contenir l’échantillon. De plus, la vue agrandie du canal en graphène montre la connexion de l’électrode source à la terre, du drain et des électrodes de grille à la source.PBASE, un réactif de fonctionnalisation largement utilisé pour le graphène, peut être absorbé à la surface du graphène par une interaction pi-pi sans endommager les propriétés électriques du graphène. Un aptamère IgG amino-modifié à 5 premiers est conjugué avec PBASE par les liaisons amides entre l’ester cinnamide réactif et hydroxy-6 dans PBASE, et le groupe amine à l’extrémité 5-première de l’aptamère IgG. L’incubation de l’albumine sérique bovine a été utilisée pour bloquer les sites non conjugués restants après le rinçage du dispositif avec du PBS à force unique La figure montre la détection d’IgG dans différentes conditions électrolytiques.La qualité du graphène est la clé des meilleures performances de cet appareil. Ainsi, lors de la gravure au plasma, il faut s’assurer que le plasma ne nuit pas aux régions utiles du graphène. En outre, les résidus de PMMA doivent être nettoyés complètement pour obtenir une surface de graphène propre.Le dispositif fonctionnel montre des résultats cohérents dans la détection des anticorps IgG humains, de sorte que la procédure peut être utilisée comme référence pour construire des dispositifs avec d’autres nanomatériaux afin d’étudier les interactions d’interface et la biodétection.

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Développement et fonctionnalisation d’un transistor à effet de champ en graphène dépendant des électrolytes pour la détection de biomarqueurs (Vidéo) | JoVE Journal

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