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

이 방법은 하부 그래핀 격자를 보존하면서 PMMA 잔류물을 효과적으로 제거한다. 기능적 장치는 혈액 혈청에서 IgG 항체를 검출하는데 있어서 일관된 결과를 나타낸다. 또한이 프로토콜은 라벨이없는 실시간 바이오 센싱 장치에서 CVD 그래핀의 구현을 보장합니다.

단계는 매우 간단하며 최소한의 교육으로 수행 할 수 있습니다. 이 장치는 다른 바이오 센싱 장치에 비해 높은 선택성, 높은 감도 및 실시간 감지를 제공합니다 메스를 사용하여 구리 기판 위의 그래핀 시트를 반으로 절단하여 시작하십시오. 내열 테이프를 적용하여 그래핀 사각형의 네 모서리를 스피너 개스킷에 고정시킵니다.

그래핀의 사각 시트를 PMMA 495K A4의 100 내지 200 나노미터의 얇은 층으로 스핀 코팅하고, 10초 동안 분당 500 회전으로 회전한 다음, 50초 동안 분당 2, 000 회전한다. 그런 다음 샘플을 섭씨 150도에서 5 분 동안 굽습니다. 5분 동안 분당 15 표준 입방 센티미터의 속도 흐름을 사용하여 30와트의 산소 플라즈마로 그래핀의 뒷면을 제거한다.

플라즈마로 처리된 그래핀 사각형을 장치 제작을 위해 한 센티미터 너비와 두 센티미터 높이의 치수로 자릅니다. 미리 세척 된 실리카 기판을 대략 네 센티미터 너비와 두 센티미터 높이의 작은 조각으로 자릅니다. 희석하지 않고 염화제2철 그래핀 에천트를 사용하여 구리를 떼어내십시오.

구리면을 아래로 향하게하고 PMMA 측면을 액체 에칭액에 올려 놓고 샘플을 떠 다니십시오. 구리 에칭 후, 플라즈마 처리된 기판을 사용하여 그래핀 필름을 천천히 들어올린다. 옮겨진 그래핀 필름을 두 시간 동안 공기 건조시킨 다음, 핫 플레이트에 굽는다.

PMMA를 제거하려면 PMMA 측이 아래를 향하도록 네 분 동안 샘플을 아세톤 증기 위의 약 두 센티미터 위에 유지하여 섭씨 70도에서 아세톤 증기로 샘플을 예열하여 시작하십시오. 이어서, 샘플을 아세톤에 다섯 분 동안 침지시킨다. 조심스럽게 탈 이온수로 샘플을 씻으십시오.

마지막으로, 샘플을 질소로 부드럽게 불어 건조시킵니다. 전사된 그래핀으로 기판을 아세톤, 이소프로필 알코올 및 탈이온수를 사용하여 세척한다. 그런 다음 기판을 섭씨 75도의 핫 플레이트에 30 분 동안 굽습니다.

전자빔 증발기를 사용하여 각각 5 및 45 나노미터 두께의 니켈과 금을 그래핀 샘플에 증착한다. 전극의 패터닝을 위해 마스크 A를 사용하는 첫 번째 포토 리소그래피 공정을 적용하십시오. AZ 5214E 포지티브 포토레지스트를 분당 2, 000회 회전으로 45초 동안 시료에 회전시키고 샘플을 섭씨 120도에서 1분 동안 경화시킨다.

샘플을 자외선 홍수 노출 시스템에 넣고 평방 센티미터 당 200 밀리 줄 아래에서 약 10 초 동안 노출시킵니다. 포토레지스트 현상제 AZ 300 MIF로 샘플을 약 두 분 동안 현상한 다음 탈이온수로 헹구십시오. 샘플을 금 에천트에 담그고 금층을 10초 동안 에칭하고, 탈이온수로 헹구고, 아세톤에 10분 동안 침지하여 나머지 포토레지스트층을 제거하였다.

아세톤, 이소프로필 알코올 및 탈이온수를 사용하여, 샘플을 세척한 다음, 섭씨 75도의 핫플레이트 상에서 30분 동안 베이킹한다. 그런 다음 마스크 B를 사용한 두 번째 포토 리소그래피 공정을 적용하여 그래핀 채널을 패턴화합니다. 샘플을 섭씨 60도의 니켈 에칭액에 담그고 니켈 층을 10초 동안 에칭합니다.

탈 이온수로 헹구고 질소를 사용하여 건조시킵니다. 샘플을 플라즈마 아셔에 넣고 산소 플라즈마를 사용하여 노출된 그래핀을 제거한다. 이후, 아세톤에 10분 동안 침지하여 포토레지스트층을 제거하였다.

샘플을 아세톤, IPA 및 탈이온수를 사용하여 세척하고 섭씨 75도의 핫플레이트에서 30분 동안 굽는다. 마스크 C를 사용하는 세 번째 포토 리소그래피 공정을 적용하여 패시베이션 포토레지스트 층을 패턴화하여 기판 상의 하부 그래핀을 보호하십시오. 포지티브 포토레지스트로 방사하고, 샘플을 경화하고, 포토레지스트 현상제로 개발하는 것을 포함하여 앞서 언급한 것과 동일한 공정 파라미터를 사용하십시오.

그런 다음 샘플을 섭씨 60도의 니켈 에천트에 10 초 동안 담그고 남은 니켈 층을 제거한 다음 탈이온수로 헹구고 질소를 사용하여 건조시킵니다. 마지막으로 샘플을 섭씨 120도의 핫 플레이트에서 30 분 동안 굽습니다. 대표적인 결과는 라만 및 원자력 현미경을 특징으로 하는 전사된 CVD 그래핀을 보여준다.

라만 이미지의 G 피크와 이차원 피크는 전사 된 단층 그래핀의 존재와 품질에 관한 포괄적 인 정보를 제공합니다. 도면은 표준 은인 염화은 기준 전극 및 폴리디메틸실록산 샘플을 함유하기 위한 웰과 통합된 EEG FET 바이오센서를 보여준다. 또한, 그래핀 채널의 확대도는 소스에 대한 접지, 드레인, 및 게이트 전극에 대한 소스 전극으로의 연결을 입증한다.

그래핀에 널리 사용되는 기능화 시약인 PBASE는 그래핀의 전기적 특성을 손상시키지 않으면서 파이-파이 상호작용을 통해 그래핀 표면에 흡수될 수 있다. 5-프라임 아미노-개질된 IgG 앱타머는 PBASE에서의 반응성 및 하이드록시-6 신나미드 에스테르 사이의 아미드 결합 결합에 의해, 및 IgG 앱타머의 5-프라임 말단 상의 아민기 사이의 아미드 결합에 의해 PBASE와 접합된다. 소 혈청 알부민 인큐베이션은 단일 강도 PBS로 장치를 헹구고 난 후 남은 비접합 부위를 차단하기 위해 사용하였고 도면은 상이한 전해질 조건하에서 IgG 검출을 보여준다.

그래 핀의 품질은이 장치의 최상의 성능을 얻는 열쇠입니다. 따라서 플라즈마 에칭 동안, 플라즈마가 그래핀의 유용한 영역에 해를 끼치 지 않는다는 것을 보장해야합니다. 또한, PMMA 잔류물은 깨끗한 그래핀 표면을 얻기 위해 완전히 세척되어야 한다.

기능적 장치는 인간 IgG 항체 검출에 일관된 결과를 보여주므로, 이 절차는 계면 상호작용 및 생체감지를 연구하기 위해 다른 나노물질과 함께 장치를 구축하기 위한 참조로 사용될 수 있다.