Name: 일회용 전기 종이 마이크로 유체의 pH 센서와 같은 이리듐 산화물 환원 그래 핀 산화물 나노 하이브리드 박막 수정 스크린 인쇄 전극 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 15 s
Description: 학습하세요 전기화학적 합성으로 제작된 IrO2-RGO 나노하이브리드 박막을 이용한 일회용 종이 마이크로유체 pH 센서 기법을. 현장 진단 및 환경 모니터링에 적합한 휴대용 정확한 pH 측정 방법입니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

이 작품은 물 장비 및 정책 (WEP) NSF 산업 / 대학 협동 연구 센터 (I / UCRC)에서 부여에 의해 지원되었다. 저자는 대학원 원정대는 UW 매디슨에서 JY 제공 수훈 Hjalmar D.과 자넷 W. Bruhn 원정대 루이와 엘사 톰센 위스콘신에 감사

1. μPAD 및 장치 제조 <ol><li> 3 차원 (3D) 밀링 머신과 직경 1.6 mm가 밀링 비트에 의해 ABS 또는 호환 플라스틱 시트 SPE 집에 바닥 플라스틱 홀더에 500 μm의 홈을 새기다. 홀더 (그림 1A)를 테스트하는 동안 제자리에 단단히 SPE 및 μPAD를 잡습니다. </li><li> 종이 패드 패턴 PDMS 소수성 장벽 위해 3D 밀링 머신에 의해 스탬프와 합성수지 태블릿 각각 요철 패턴과 호환 플라스틱 시트를 이용한 진공 커버, 만든다. <ol><li> (10)의 비율로 PDMS 예비 중합체와 가교제의 혼합물을 준비한다 : 1 또는 제조자에 의해 제안 된 것처럼, 주걱으로 혼합 및 PDMS 스탬프의 볼록면에 적당량을 적용한다. </li></ol></li><li> 여과지 패드 원하는 크기 다음 용지 걸쳐 스탬프 반대측 진공 커버에 미리 절단 위에 도장을 놓는다. VACU 적용음 수동식 진공 펌프에 의해 최대 30 초 동안. 스탬프 및 진공 덮개에서 종이 패드를 제거하고, 패터닝 된 PDMS (도 1b)을 강화하기 위해 80 ° C에서 10 분 동안 대류 오븐에서 굽는다. 그 결과 종이 패드는 약 0.2 cm 2 감지 영역 및 X 0.4 cm 친수성 샘플 심지 지역 1cm있다. 주 : 액체 샘플이 전사 종이 필터의 내부 친수성 영역 PDMS 가능한 오염을 방지하기 위해 적용 PDMS 진공 시간에 특별한주의하세요. </li></ol> IRO 2 -RGO 나노 하이브리드 박막와 SPE를 2. 변경 <ol><li> 드롭으로 제조 된 1 mg의 ∙ ml의 3 μL -1 마이크로 피펫으로 SPE의 흑연 탄소 작동 전극에 솔루션을 이동 페트리 접시에 실온에서가 건조하게 캐스팅. N을 &lt;유지하면서 10 ㎖의 SPE를 담그고, 20 분 동안 N 2는 pH 5.0의 PBS 완충액을 제거 PBS 완충액 탈기서브&gt; 2 것은 흐르는 및 전기 RGO로 GO 줄이기 위해 0.0 V -1.5 내지 반복적 인 음극 잠재적 인 순환의 100주기를 실시하고 있습니다. 물총 병 DI 물과 SPE를 씻어 실온에서 건조. 주 : 정전 기적 반발력에 의해 안정화 잘 박리 GO 시트는, 다른 7보고 수정 허머의 방법을 이용하여 흑연 분말이다. 이 IRO이 박막의 더 성장 탄소 지지체로서 기능하기 때문에 합성 된 RGO 필름의 균일 성이 중요하다. </li><li> 100 ㎖ (IrCl 4) 0.15 g 이리듐 사염화 이루어지는 IRO이 증착 용액 (w / w) 0.6 ㎖의 50 % 과산화수소 (H 2 O 2) 및 0.5 g의 옥살산 DI 물에 추가하여 탈수를 만든다. pH가 랩 기반 pH 미터에 의해 확인 10.5가 될 때까지 서서히 교반하면서, 무수 탄산 칼륨을 소량의 추가. 그런 다음, 솔루션은 황색을 돌았 다. 객실 temperatu에서 48 시간 동안 솔루션을 노화다음 색상은 결국 옅은 파란색을 돌고, 다시. </li><li> 상기 증착 용액에 RGO-SPE를 넣고 5 분 동안 0.6 V의 일정한 전위를 적용합니다. IRO이 박막의 두께를 정밀하게 성막 전위 및 시간에 의해 제어 될 수있다. </li><li> SEM에 의한 감지 영역의 구조를 확인한다. 우리가 7 전에했던 것처럼, 위스콘신 - 매디슨 대학에서 재료 과학 센터의 지침에 따라 SEM 이미지를 획득. </li></ol> 저렴하고 휴대용 디지털 산도 미터 3. 건설 <ol><li> 두 번의 LF356N 연산 증폭기 (오피 앰프 개개) 또는 1 INA111 고속 전계 효과 트랜지스터 (FET) -input 계측 증폭기의 시리즈 중 하나에 연결하여 디지털 디스플레이 저렴하고 소형화를 pH 미터를 구축 (높은 입력 임피던스&gt; 10 12 Ω) 브레드 보드에 안정적인 측정을 위해 충분히 높은 내부 임피던스를 달성했다. 참고 : 모든 부품은 쉽게 교류입니다전자 상점에서이 접근하고 쉽게 조립할 수있다. </li><li> 유니티 게인 버퍼로의 pH 프로브와 오피 앰프 개개로 IRO 2 -RGO-SPE를 사용합니다. 산도 측정기에 전원을 공급하고 오피 앰프 개개의 핀 레이아웃을 기반으로 브레드 보드에 와이어를 연결하는 일련의 두 접지 9 V 알카라인 소비자 배터리를 연결합니다. </li><li> 핀 (7)에 양극과 음극을 연결 4는 출력 전압 및 표시 수치를 측정하기 위해, 각각의 핀 (6)과 오피 앰프 개개의 (5)에 디지털 멀티 미터의 양 및 음의 프로브를 연결한다. 참조 및 SPE의 작업 전극은 대응 핀 2와 3에 연결되어 있습니다. 자세한 연결은 그림 1D에 표시됩니다. </li></ol> 4. pH를 측정 <ol><li> 0.04 M 등몰 인산, 아세트산 및 붕산을 100㎖ BR 버퍼를 준비하고 2- 상이한 pH 값을 얻기 위해 0.2 M 수산화 나트륨 (NaOH) 상이한 볼륨 (5, 25, 42, 60, 78, 98)와 혼합 교정 12. </li><li> LOC감지 영역의 상단에 μPAD 무늬 먹었다. 직접 심지의 μPAD의 친수성 영역에 마이크로 피펫에 의해 산 60 μL 액체 샘플을. 이 습윤 때 μPAD는, 또는 ABS 커버없이 장소에서 개최 할 수있다. </li><li> 전위 IRO이 -RGO 작동 전극과 개방 회로 전위 (OCP)을 안정하게 랩 기반 CHI 660D 전기 화학 분석기 또는 휴대용 디지털 pH 미터, 어느 하나와 시간에 따른 Ag / AgCl 기준 전극 사이의 전압 신호 (측정 변형) 5 % &lt;. </li><li> 장기 운전 나은 전기 접촉뿐만 아니라 안정적이고 재현성있는 측정을 달성하기 위해, 필요한 경우, 시험 될 액체 샘플에서 종이 패드 침지하여 습식 감지 영역을 유지한다. 녹화 정상 OCP 값 검량선을 결정하기 위해 각각의 pH 값에서 평균화된다. </li></ol>

<ol><li>Greenblatt, M., Shuk, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solid-state+humidity+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Ionics%22%5BJournal%5D)">Solid-state humidity sensors.</a> Solid State Ionics. , 86-88, Part 2 995-1000 (1996).</li>
<li>Nie, Z., Nijhuis, C. A., Gong, J., Chen, X., Kumachev, A., Martinez, A. W., Narovlyansky, M., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+sensing+in+paper-based+microfluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">Electrochemical sensing in paper-based microfluidic devices.</a> Lab Chip. 10, 477-483 (2010).</li>
<li>Yang, J., Nam, Y. G., Lee, S. -K., Kim, C. -S., Koo, Y. -M., Chang, W. -J., Gunasekaran, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paper-fluidic+electrochemical+biosensing+platform+with+enzyme+paper+and+enzymeless+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Sens.+Actuators%2C+B%22%5BJournal%5D)">Paper-fluidic electrochemical biosensing platform with enzyme paper and enzymeless electrodes.</a> Sens. Actuators, B. 203, 44-53 (2014).</li>
<li>Delaney, J. L., Hogan, C. F., Tian, J., Shen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrogenerated+chemiluminescence+detection+in+paper-based+microfluidic+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Electrogenerated chemiluminescence detection in paper-based microfluidic sensors.</a> Anal. Chem. 83, 1300-1306 (2011).</li>
<li>Lankelma, J., Nie, Z., Carrilho, E., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paper-based+analytical+device+for+electrochemical+flow-injection+analysis+of+glucose+in+urine%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Paper-based analytical device for electrochemical flow-injection analysis of glucose in urine.</a> Anal. Chem. 84, 4147-4152 (2012).</li>
<li>Dossi, N., Toniolo, R., Pizzariello, A., Impellizzieri, F., Piccin, E., Bontempelli, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pencil-drawn+paper+supported+electrodes+as+simple+electrochemical+detectors+for+paper-based+fluidic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Electrophoresis%22%5BJournal%5D)">Pencil-drawn paper supported electrodes as simple electrochemical detectors for paper-based fluidic devices.</a> Electrophoresis. 34, 2085-2091 (2013).</li>
<li>Yang, J., Gunasekaran, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemically+reduced+graphene+oxide+sheets+for+use+in+high+performance+supercapacitors%5BTitle%5D)+AND+%22Carbon%22%5BJournal%5D)">Electrochemically reduced graphene oxide sheets for use in high performance supercapacitors.</a> Carbon. 51, 36-44 (2013).</li>
<li>Yamanaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anodically+electrodeposited+iridium+oxide+films+%28AEIROF%29+from+Alkaline+Solutions+for+Electrochromic+Display+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn.+J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Anodically electrodeposited iridium oxide films (AEIROF) from Alkaline Solutions for Electrochromic Display Devices.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 28, 632-637 (1989).</li>
<li>Yamanaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+electrochemical+behavior+of+anodically+electrodeposited+iridium+oxide+films+and+the+reliability+of+transmittance+variable+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Jpn.+J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">The electrochemical behavior of anodically electrodeposited iridium oxide films and the reliability of transmittance variable cells.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 30, 1285-1289 (1991).</li>
<li>Fog, A., Buck, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+semiconducting+oxides+as+pH+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Sens.+%26+Act%22%5BJournal%5D)">Electronic semiconducting oxides as pH sensors.</a> Sens. & Act. 5, 137-146 (1984).</li>
<li>Bezbaruah, A. N., Zhang, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+anodically+electrodeposited+iridium+oxide+film+pH+microelectrodes+for+microenvironmental+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Fabrication of anodically electrodeposited iridium oxide film pH microelectrodes for microenvironmental studies.</a> Anal. Chem. 74, 5726-5733 (2002).</li>
<li>Marzouk, S. A. M., Ufer, S., Buck, R. P., Johnson, T. A., Dunlap, L. A., Cascio, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodeposited+iridium+oxide+pH+electrode+for+measurement+of+extracellular+myocardial+acidosis+during+acute+ischemia%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Electrodeposited iridium oxide pH electrode for measurement of extracellular myocardial acidosis during acute ischemia.</a> Anal. Chem. 70, 5054-5061 (1998).</li>
<li>Prats-Alfonso, E., Abad, L., Casañ-Pastor, N., Gonzalo-Ruiz, J., Baldrich, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iridium+oxide+pH+sensor+for+biomedical+applications.+Case+urea-urease+in+real+urine+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Iridium oxide pH sensor for biomedical applications. Case urea-urease in real urine samples.</a> Biosens. Bioelectron. 39, 163-169 (2013).</li>
<li>Bitziou, E., O'Hare, D., Patel, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+detection+of+pH+changes+and+histamine+release+from+oxyntic+glands+in+isolated+stomach%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Simultaneous detection of pH changes and histamine release from oxyntic glands in isolated stomach.</a> Anal. Chem. 80, 8733-8740 (2008).</li>
</ol>

저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없습니다.

장치 설정 이 H + 농도의 음의 대수에 비례하여 변화하기 때문에 pH 센서는 작동 전극과 기준 전극 사이 OCP를 측정함으로써 작동한다. 측정은 CHI 660D 멀티 미터에 의해 판독하여 브레드 보드 구성된 단순한 pH 측정기로서 랩 기반 텐쇼 모두에 의해 달성 될 수있다. 두 개의 서로 다른 휴대용 산도 미터는 두 개의 직렬 LF356N 또는 1 INA111입니다 IRO이 -RGO-SPE 다른 오피 앰프 개개을 합성 그대로,이 9 V 알카라인 배터리, 디지털 멀티 미터를 사용하여 밀가루 반죽에 유사하게 건설되었다. 등의 pH 미터의 전체 비용은 개당 일회용 산도 IRO의 $ (1) 주위에 2 -RGO-SPE를가 (포함되지 않은 비용과 화학 준비 및 전기 화학 증착을 수행하는 시간) 비용을 포함하여 $ 25 세 미만 일반적이다. 그림 1C는 회로도와 연결을...

산도의 결정은 음식, 생리 학적, 의약 및 환경 연구 유비쿼터스입니다. 산도 검출을위한 가장 일반적인 두 가지 도구는 산도 스트립과 산도 미터입니다. 종이 스트립은 색상 변화 pH를 표시 분자 함침되지만 읽기는 때때로의 pH 범위, 주관적이고 반 정량적 약간의 편차에 제한된다. 한편, 종래의 유리 전극을 구비 한 pH 미터 디지털 사용자 인터페이스에 의해 정확하게 0.01 레벨 표시하여 pH를 측정 할 수있다. 실험실 기반의 pH 미터는 유지 보수 및 교정에 특별한주의를 필요로 할뿐만 아니라 작은 샘플 볼륨으로 잘 작동하지 않고 종종 측정을 수행 할 수있는 비커로 깨끗한 용기를 필요로하지 만. 감도, 선택성 및 안정성에도 불구하고, 유리 전극은 산 / 알칼리 에러, 하이 임피던스 온도 불안정성 및 기계적 취약성 1 겪는다. 그러므로 embod의 pH 측정 시스템을 사용하는 것이 유리하다pH 측정기 pH를 스트립의 단순성 및 비용 측면의 정확성 이거 야. 고가의 실험실 기반의 장비 또는 상업적 실험실이 감당할 수 많은 개발 도상국에서 제한된 자원 조건에서 이러한 도구에 대한 충족되지 못한 필요는 항상있다. 또한, 새로운 사용하기 쉬운 현장 감지 플랫폼의 증가하는 역할은 현장 진료 검출을위한 이러한 수요에 의해 추진된다. 시장에서 상용화 저가 SPE를 다양한 포도당 모니터링 시스템에 의해 입증 된 바와 같이 전기 화학적 검출, 간단한 소형화하기 쉽고 만족스럽게 민감하다. A, 광가요 일회용 다공질 재료로서는, 용지는 상이한 기공 크기, 관능기 및 위킹 속도와 같은 다양한 제어 특징을 가질 수있다. 종이 기판은 거의 분석 확산 및 전기 화학적 검출 2-4, 종이 유체 장치 및 electroanalytical 기술의 조합 recentl이 영향을 미친다로Y는 폭 넓은 관심을 받았다. 이러한 조합의 명백한 이점은 잠재적으로 측정시의 진동 및 대류의 간섭을 방지 할 수는 측정에 사용 된 샘플 볼륨의 작은 양이다. 예를 들어, 패턴 화 된 미세 심지 패드 중금속 이온 검출 용의 SPE 감지 영역에 액체 시료를 전달 2,5- 글루코스 적용 하였다. 미세 전기 화학 종이를 사용하여 유사한 장치는 NADH 검출부 (4)를 달성하기 위해 설립되었다. 최근 간단한 전기 종이 마이크로 유체 소자는 연필 전극 (6) 또는 효소 용지 및 세 개의 SPE를 사용하여 유리 슬라이드에 구축 될 수있다. IRO 2 RGO로 구성된 나노 하이브리드 박막 재료는 용이 한 그리고 효율적인 전기 화학적 방법을 사용하여 제조 하였다. 우리는 불규칙하고 거친 SPE의 흑연 탄소 표면에 그 발견, 양극 전착 IRO 2 박막은 할 수 없습니다RGO의 도움없이 부드럽고 안정. 그 결과 IRO 2 -RGO SPE는 pH를 감지하기위한 소수성 장벽을 패턴 화 한 종이 미세 유체 소자에 통합되었다. 조립 장치는 약간 슈퍼 Nernstian 동작으로 pH 센싱 우수한 성능을 분석 하였다. 결과는 유리 전극 종래 랩 기반 pH 미터에 필적한다. 마지막으로, 비용 효과적인 소형화의 pH 미터는 디지털 멀티 미터로 개방 회로 전위의 출력 신호를 측정하는 회로판에 내장했다. 휴대용 pH 측정기의 측정은 물론 상업 실험실 pH 미터의 결과와 상관 관계.

<table><tbody><tr><td>스크린 인쇄 전극</td><td>Zensor</td><td>TE100</td><td>3-전극 통합</td></tr><tr><td>아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>폴리디메틸실록산(PDMS) 프리폴리머 및 가교제 혼합물</td><td>Dow-Corning Co.</td><td>Sylgard 184</td><td>10 : 1 혼합물 w / w</td></tr><tr><td>Whatman No. 1 여과지</td><td>GE 헬스케어 (주)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3D 밀링 시스템</td><td>Roland DGA Co.</td><td>iModela IM-01</td><td></td></tr><tr><td>PDMS 스탬프 및 진공 커버</td><td>Roland DGA Co.</td><td>Sanmodur</td><td>합성 수지 정제</td></tr><tr><td>수동 진공 펌프</td><td>Cole-Parmer Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>전기화학 워크스테이션</td><td>CH Instruments</td><td>CHI 660D</td><td></td></tr><tr><td>LF356N 연산 증폭기</td><td>Texas Instruments Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>INA111 고속 전계 효과 트랜지스터(FET) 입력 계측 증폭기</td><td>Burr-Brown Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DMM914 디지털 멀티미터&nbsp;</td><td>텍트로닉스 주식회사</td><td>70979101</td><td></td></tr><tr><td>Fisher 또는 Sigma에서:</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>이리듐 테트라클로라이드(IrCl4)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>50%(w/w) 과산화수소(H2O2)</td><td></td><td></td><td></td></tr>옥<tr><td>살산 이수화물</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>탄산칼륨(K2CO3)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>인산</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>아세트산&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>붕산</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>수산화 나트륨 (NaOH)</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Na2HPO4</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NaH2HPO4</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

일회용 전기 종이 마이크로 유체의 ph 센서와 같은 이리듐 산화물 환원 그래 핀 산화물 나노 하이브리드 박막 수정 스크린 인쇄 전극

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

IRO 2 -graphene 나노 하이브리드 박막의 A, 손쉬운 제어, 저렴하고 녹색 전기 화학적 합성은 자원 제한 설정을위한 사용하기 쉬운 통합 종이 미세 유체 전기 pH 센서를 제작하기 위해 개발된다. 모두의 pH 측정기 및 스트립에서 이점을 고려하여 pH를 감지 플랫폼은 소수성 장벽 무늬 종이 micropad (μPAD) 폴리 디메틸 실록산 (PDMS)을 사용하여 구성되어, 스크린 인쇄 전극 (SPE)는 IRO 2 -graphene 영화와 수정 아크릴로 니트릴 부타디엔 스티렌 성형 (ABS) 플라스틱 홀더. 반복 음극 잠재적 인 자전거가 완전히 우수한 안정성 및 전자 특성을 가진 2 차원 결함이없는 균일 한 그래 핀 박막을 전기 화학적으로 불안정한 산소 그룹을 제거하고 생성 할 수있는 그래 핀 산화물 (GO) 감소를 위해 사용 하였다. 나노 입자의 크기가 균일하고 부드러운 IRO이 영화는 양극 어떤없이, 그래 핀 필름 상에 전착된다관찰 균열. 얻어진 IRO이 -RGO 전극 브리튼 - 로빈슨 (BR) 다른 - 간섭으로 좋은 선형성 작은 히스테리시스, 낮은 응답 시간과 재현성 다른 버퍼에서뿐만 아니라, 낮은 민감도와 버퍼의 pH를 2-12 약간 슈퍼 Nernstian 반응을 보였다 이온 종 및 용존 산소. 간단한 휴대용 디지털 pH 미터는 고 입력 임피던스의 연산 증폭기 및 소비자 배터리를 이용하여 그 신호를 멀티 미터로 측정하고, 제작된다. 휴대용 전기 종이 미세 pH 센서 측정 된 pH 값은 유리 전극 상업적 실험실 pH 미터를 사용하여 측정 된 것과 일치 하였다.

전기 IRO이 -RGO-SPE의 pH 센서 통합 종이 미세 유체의 설치는 그림 1A에 표시됩니다. PDMS 소수성 장벽을 패터닝 종이 패드는 ABS 플라스틱 홀더에 위치 IRO이 -RGO-SPE의 감지 영역의 상부에 배치 하였다. 종이 패드의 감지 지역 신중 전극면과 일치 하였다. 수용성 메틸렌 블루 염료 용액을 패터닝 된 종이 패드를 테스트하는 데 사용하고, 관찰 샘플은 소수성 장벽에 의해 규정 된 유체 경로를 가진 친수성 영역들 (도 1B)으로 심지. SEM 이미지는 전기 화학적 환원 기술에 의해 2 차원 결함이없는 균질 한 그라 박막의 형성, 또한 전착 아니오 관찰 크랙이없는 균일하고 평활 IRO이 필름의 합성 (도 2a 및 C)를 나타낸다. 얻어진 IRO -RGO 2 전극이 약간 보였다 SUP브...

연구 패터닝 종이 유체 플랫폼 이리듐 산화물 환원 그래 핀 산화물의 성장 (IRO이 -RGO) 나노 하이브리드 녹색 전기 화학적 합성을 통해 불규칙하고 거친 스크린 인쇄 탄소 기판 상에 박막 및 pH 센서 등의 구현을 보여 .

일회용 전기 종이 마이크로 유체의 pH 센서와 같은 이리듐 산화물 환원 그래 핀 산화물 나노 하이브리드 박막 수정 스크린 인쇄 전극

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

이 방법의 전반적인 목표는 그래핀-이리듐 산화물 하이브리드 박막의 전기화학적 합성을 이용하여 현장 진단 pH 측정을 위한 휴대용 전기화학 종이 유체 센서를 제작하는 것입니다. 이 방법은 환원된 그래핀 산화물 지지체의 도움을 받아 전기 증착된 이리듐 산화물 박막 합성을 결합함으로써 현장 진단 pH 측정을 수행하는 새로운 방식을 제공합니다. 종이 미세유체 패드 및 디지털 자동 디스플레이와 결합하여, 진정한 의미의 휴대용 및 일회용 pH 센서를 구현합니다.이 기술은 종이 미세유체 기술과 전기화학적 검출법을 이용해 pH 시험지 스트립과 고체 상태 pH 미터의 특징을 결합함으로써, 적은 시료 양으로도 실험실 밖에서 pH를 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 현장 진단(point of care) 측정법을 제공합니다. 저희는 위스콘신주 매디슨에 있는 호수 물의 월별 pH 변화가 상대적으로 작다는 점을 측정하고자 하는 필요성에서 이러한 장치의 제작 아이디어를 처음 얻게 되었습니다. 실제로 pH 시험지 스트립으로는 이러한 미세한 pH 차이를 구분할 수 없으며, 대조표를 통해서도 판독하기가 매우 어렵습니다.또한 실험실용 pH 미터를 사용하는 것은 실용적이지 않습니다. 먼저, 1.6 mm 밀링 비트가 장착된 3차원 밀링 머신의 홀더에 7cm x 4 cm x 0.6 cm 크기의 ABS 또는 기타 호환 가능한 플라스틱 시트를 고정하십시오. 밀링 머신을 사용하여 표면에 깊이 500 micrometers의 도그본(dog bone) 모양 홈을 새기십시오.1 cm 반경의 원 두 개가 1 cm x 5 mm 너비의 채널로 연결된 형태로 밀링하여 형상을 만듭니다. 이 패턴은 스탬프로 사용됩니다. 그다음, 진공 커버로 사용할 별도의 플라스틱 시트를 밀링기에 넣고, 스탬프 패턴 전체를 수용할 수 있을 만큼 충분한 크기의 홈을 밀링합니다.다음으로, PDMS prepolymer와 가교제를 10:1 비율로 준비하고 스패튤라를 사용하여 두 부분을 혼합합니다. 그 후, 혼합물을 진공 챔버에 5분 동안 넣어 기포를 제거합니다. 기포가 제거된 PDMS를 스탬프의 채널 홈에 적당량 도포하여 홈 전체를 채웁니다.평평한 플라스틱 조각을 사용하여 과잉 물질을 긁어냅니다. 그런 다음, 원하는 크기로 미리 자른 여과지 패드 조각을 PDMS가 채워진 스탬프 위에 올립니다. 스탬프의 반대편, 종이 너머에 진공 커버를 설치하고 스탬프 위에 손가락으로 가볍게 압력을 가합니다.수동 진공 펌프를 사용하여 최대 30초 동안 진공을 가합니다. 완료되면 종이 패드를 제거하고 80 °C의 컨벡션 오븐에 10분 동안 넣어 PDMS에 패턴을 경화시킵니다. 먼저, 그래파이트 탄소 작업 전극, 상대 전극 및 은-염화은 펠렛 기준 전극으로 구성된 스크린 인쇄된 3전극 어레이를 준비합니다.그런 다음, 마이크로피펫을 사용하여 1 mg/ml 산화 그래핀 용액 3 µL를 그래파이트 탄소 작업 전극 위에 드롭 캐스팅합니다. 용액을 상온에서 건조시킵니다. 그동안 pH 5.0 PBS 완충액 10 ml를 20분 동안 질소로 퍼지합니다.스크린 인쇄 전극이 마르면 질소 흐름을 유지한 상태에서 전극을 버퍼에 담급니다. 다음으로, 전극을 전기화학 워크스테이션에 연결하고 0.0에서 1.5V까지 100회의 반복적인 음극 전위 사이클링을 수행하여 산화 그래핀을 전기화학적으로 환원시킵니다. 그런 다음, 스크린 인쇄 전극을 탈이온수로 헹구고 실온에서 건조합니다.환원된 그래핀 옥사이드 박막의 균질성은 이리듐 옥사이드 박막의 추가 성장을 위한 탄소 지지체 역할을 하기 때문에 중요합니다. 다음으로, 탈이온수 내에 100 ml의 이리듐 옥사이드 증착 용액을 조제합니다. 용액의 pH가 10.5에 도달하고 용액이 황색으로 변할 때까지 교반하면서 소량의 무수 탄산칼륨을 서서히 첨가합니다.용액을 상온에서 48시간 동안 숙성시킵니다. 이 과정 동안 용액의 색상이 노란색에서 옅은 파란색으로 변하는 것을 관찰하십시오. 환원된 그래핀 옥사이드 스크린 인쇄 전극을 이리듐 옥사이드 증착 용액에 넣고, 전기화학 워크스테이션을 사용하여 0.6 volts의 일정 전위로 5분 동안 인가합니다.표준 SEM 시료 준비 및 이미징 기술을 이용한 주사 전자 현미경으로 감지 영역의 구조를 확인합니다. 휴대용 디지털 pH 미터 제작을 시작하려면, 재료 목록이 포함된 첨부 텍스트 프로토콜에 나열된 것과 같이 여기에 표시된 필요한 부품들을 수집하십시오. 그런 다음, 안정적인 측정을 위해 충분히 높은 내부 임피던스를 확보할 수 있도록 INA 111 고속 전계 효과 트랜지스터 입력 계측 증폭기를 브레드보드에 연결하십시오.다음으로, pH 미터에 전원을 공급하기 위해 접지된 9V 알카라인 소비자용 배터리 두 개를 직렬로 연결합니다. 음극을 7번 핀에, 양극을 4번 핀에 연결하십시오. 그런 다음, 1번 핀과 8번 핀 사이에 10 MΩ 저항기를 연결합니다.또한, 디지털 멀티미터의 정극 프로브를 6번 핀에, 부극 프로브를 5번 핀에 연결하십시오. 멀티미터를 출력 전압을 측정하고 표시하도록 설정하십시오. 마지막으로, 수정된 스크린 인쇄 전극의 기준 전극단을 2번 핀에, 작업 전극을 3번 핀에 연결하십시오.0.2 M 수산화나트륨을 다양한 양으로 인산, 아세트산, 붕산이 등몰량으로 혼합된 0.04 M 산 용액과 결합하여 100 ml의 브리튼-로빈슨 완충액 혼합물을 준비합니다. 다음으로, 수정된 스크린 인쇄 전극을 가공된 플라스틱 홀더에 넣고, 친수성 원 중 하나가 센서 위에 위치하도록 전극 위에 미세유체 종이를 배치하여 미세유체 pH 미터를 조립합니다. 피펫을 사용하여 pH 시료 중 하나 60 mcL를 마이크로패드의 친수성 영역에 직접 가해 센서 쪽으로 흡수되게 합니다.그 다음, 조립된 휴대용 디지털 pH 미터를 사용하여 전압 신호를 측정하기 시작합니다. 개방 회로 전위가 안정되면 해당 값을 기록합니다. 매번 새로운 미세유체 종이를 사용하여 준비된 각 표준물질에 대해 이 과정을 반복함으로써 표준 곡선을 작성합니다.스크린 프린팅 전극에 대해 설명된 전기화학적 환원 기술을 사용하면 주사 전자 현미경으로 관찰 가능한 결함 없는 균질한 환원 그래핀 옥사이드 박막이 생성됩니다. 이리듐 옥사이드로 수식한 후에는 관찰 가능한 균열 없이 균일하고 매끄러운 막이 형성되어야 합니다. 샘플이 마이크로플루이딕 종이를 따라 센서 방향으로 흡수되므로 소량의 액체만으로도 충분합니다.여기에 표시된 이미지에서는 청색 염료 용액 시료를 종이 하단에 배치하여 센서 위치 쪽으로 흡수시켜 종이 전체를 염색하였습니다. 안정적인 측정값에 도달하는 데 걸리는 시간은 시료의 pH에 따라 달라집니다. 모든 pH 미터와 마찬가지로, 측정값을 읽기 전에 안정 상태에 도달할 때까지 기다리는 것이 중요합니다.정상 상태(steady state)에 도달하면, 미세유체 pH 센서로 얻은 값은 일반적인 pH 미터로 얻은 값과 선형적으로 상관관계가 있습니다. 그래핀-산화 이리듐 하이브리드 박막 pH 미터는 이력 현상(hysteresis)이 적고, 응답 시간이 빠르며, 재현 가능한 성능을 보이며, 실험실 기반 pH 미터의 상용 유리 전극과 우수한 상관관계를 나타냅니다. 숙달되면, pH 측정은 수 초 내에 신속하게 수행될 수 있습니다.본 절차에 따라, 클래스 E 탄소, 인듐 주석 산화물 코팅 유리, 실리카와 같은 모든 전도성 또는 반전도성 기판 위에 유사한 방식으로 다른 pH 응답성 탄소-배터리 산화물 하이브리드 박막을 합성할 수 있습니다. 전기화학적 미세유체 센서는 pH 미터와 pH 시험지의 장점을 모두 결합한 것으로, 자원이 제한된 환경에서의 향후 현장 및 즉석 진단(point of care) pH 측정을 위한 유망한 플랫폼입니다.

iridium-oxide-reduced-graphene-oxide-nanohybrid-thin-film-modified

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

유기 전기 트랜지스터는 생균과 통합 위장관 상피 장벽을 가로 질러 이온 플럭스를 모니터링하는 데 사용된다. 본 연구에서, 칼슘 킬레이트 EGTA (에틸렌 글리콜 - 비스 (베타 - 아미노 에틸 에테르)-N, N, N ', N'-테트라 아세트산의 존재에 의해 유도 타이트 접합 중단, 관련된 이온 플럭스의 증가, 산)가 측정된다.

유기 전기 트랜지스터와 장벽 조직 혼란의 감지

높은 처리량 잠재력을 가진 마이크로 디바이스는 새로운 재료와 3 차원 (3D) 유전 (DEP)를 설명하는 데 사용됩니다. 그래 핀 nanoplatelet 종이 양면 테이프가 교대로 적층 하였다; 700 μm의 마이크로 웰 층에 가로을 드릴 하였다. 폴리스티렌 비즈의 DEP 동작은 마이크로에 잘 입증되었다.

3D 그래 핀 전극 유전 영동 장치의 개발

미세 바이오 센서 플랫폼 설계 및 다양 한 analytes의 신속 하 고 민감한 정량화에 대 한 낮은 비용 드라이 필름 포토 레지스트 기술을 사용 하 여 조작. 이 단일 사용 시스템 중지 흐름 기술에 의하여 효소 연결 된 분석 실험에-칩-움직일의 전기 판독을 허용합니다.

드라이 필름 포토 레지스트 기반 전기 화학 미세 바이오 센서 플랫폼: 장치 제작, 온 칩 시험 준비 및 시스템 운영

여기, 우리는 Nafion 코팅, 폴리아닐린 공업화, 화학적 감소 된 그래 핀 산화물 chemiresistive 마이크로 pH 센서의 제조에 대 한 프로토콜을 보고합니다. 이 chemiresistor 기반, 고체 마이크로 pH 센서에 pH 변화를 감지할 수 있습니다 Lactococcus lactis 발효 과정 실시간.

Nafion 코팅의 제조, 미생물 발효 하는 동안 실시간 산도 모니터에 그래 핀 산화물/폴리아닐린 Chemiresistive 센서 감소

우리는 저분자량 분석물을 감지하는 데 사용되는 금 미세 전극의 표면에 얇은 층을 만들기 위해 폴리 (3,4- 에틸렌 디옥시 티오펜)의 전기 중합을위한 수성 및 유기 용매 시스템을 설명합니다.

요산 감지 응용 분야를 위한 금 미세전극 위에 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 층의 전기화학적 제조

본 프로토콜은 전해질 게이팅된 그래핀 전계 효과 트랜지스터(EGGFET) 바이오센서의 개발 및 바이오마커 면역글로불린 G(IgG) 검출에서의 이의 응용을 입증한다.

바이오마커 검출을 위한 전해질 게이팅 그래핀 전계 효과 트랜지스터의 개발 및 기능화

이 프로토콜은 간단한 마이크로 엠보싱 작업을 위해 편리한 플라스틱 마이크로 몰드를 사용하여 나노 피브릴화 셀룰로오스 종이에 마이크로 채널을 제작하여 최소 너비 200μm를 달성하는 간단한 프로세스를 설명합니다.

마이크로엠보싱: 나노셀룰로오스 종이 기반 미세유체역학에서 마이크로채널을 제작하기 위한 편리한 공정

이 기사는 흑연을 다층 흑연 산화물 분말, 그래핀 산화물 나노 시트, 초 분자 환원 그래핀 산화물 하이드로겔 및 환원 된 산화 그래핀 나노 물질로 혁신적이고 확장 가능한 변환을위한 캐스케이드 설계 산화 공정과 매우 기본적인 환원 반응의 프로토콜을 제시합니다.

Cascade Design Oxidation 및 Highly Basic 환원 반응을 사용한 Graphene Oxide와 Reduced Graphene Oxide의 확장 가능한 합성

이 글의 주요 목적은 연구자와 과학자들이 전기화학을 이용한 포도당 감지 과정을 이해하고, 포도당 감지 반응을 극대화하기 위해 매개변수를 최적화하는 데 도움을 주는 것입니다. 포도당 센서 제작 과정은 최적의 크로노앰페로메토릭 반응을 얻기 위한 가이드라인과 함께 상세히 설명되어 있습니다.

비효소성 앰페로메트릭 포도당 검출을 위한 NiO 나노플라워

유리에 다결정 실리콘 박막 태양 전지는 crystallisation, 결함 패시베이션 및 metallisation 다음 붕소 및 인 도핑된 실리콘 레이어 증착에 의해 조작된다. 가벼운 트래핑 Plasmonic은 ~ 45 % photocurrent 향상의 결과로 확산 반사판으로 공을 실리콘 전지 표면에 자세의 nanoparticles을 형성하여 소개하고 있습니다.

Plasmonic 강화된 라이트 - 트래핑과 다결정 실리콘 박막 태양 전지

학습하세요 전기화학적 합성으로 제작된 IrO2-RGO 나노하이브리드 박막을 이용한 일회용 종이 마이크로유체 pH 센서 기법을. 현장 진단 및 환경 모니터링에 적합한 휴대용 정확한 pH 측정 방법입니다.

일회용 전기 종이 마이크로 유체의 pH 센서와 같은 이리듐 산화물 환원 그래 핀 산화물 나노 하이브리드 박막 수정 스크린 인쇄 전극

더 많은 동영상 탐색