Method Article

Opracowanie i funkcjonalizacja grafenowego tranzystora polowego bramkowanego elektrolitem do detekcji biomarkerów

DOI:

10.3791/63393

⸱

February 1st, 2022

 ,  , 
1Lane Department of Computer Science and Electrical Engineering, West Virginia University, 2Beijing Graphene Institute

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obecny protokół demonstruje rozwój biosensora grafenowego tranzystora polowego (EGGFET) bramkowanego elektrolitem i jego zastosowanie w wykrywaniu biomarkerów immunoglobuliny G (IgG).

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

W obecnym badaniu, grafen i jego pochodne były badane i wykorzystywane do wielu zastosowań, w tym w elektronice, wykrywaniu, magazynowaniu energii i fotokatalizie. Synteza i wytwarzanie grafenu o wysokiej jakości, dobrej jednorodności i niskiej liczbie wad ma kluczowe znaczenie dla wysokowydajnych i bardzo czułych urządzeń. Wśród wielu metod syntezy, chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD), uważane za wiodące podejście do produkcji grafenu, może kontrolować liczbę warstw grafenu i uzyskiwać grafen wysokiej jakości. Grafen CVD musi zostać przeniesiony z podłoży metalowych, na podłoża izolacyjne do praktycznych zastosowań. Jednak separacja i przenoszenie grafenu na nowe podłoża stanowi wyzwanie dla uzyskania jednolitej warstwy bez uszkadzania lub wpływania na struktury i właściwości grafenu. Ponadto wykazano, że grafenowy tranzystor polowy bramkowany elektrolitem (EGGFET) ma szerokie zastosowanie w różnych detekcjach biomolekularnych ze względu na wysoką czułość i standardową konfigurację urządzenia. W artykule przedstawiono podejście do transferu grafenu wspomagane poli(metakrylanem metylu) (PMMA), wytwarzanie grafenowego tranzystora polowego (GFET) oraz wykrywanie biomarkerów immunoglobuliny G (IgG). Do scharakteryzowania przenoszonego grafenu zastosowano spektroskopię Ramana i mikroskopię sił atomowych. Wykazano, że metoda ta jest praktycznym podejściem do przenoszenia czystego i wolnego od pozostałości grafenu przy jednoczesnym zachowaniu leżącej pod spodem siatki grafenowej na podłoże izolacyjne do zastosowań elektronicznych lub biosensorycznych.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Grafen i jego pochodne zostały zbadane i wykorzystane do wielu zastosowań, w tym w elektronice1,2, sensing3,4,5, magazynowanie energii6,7, oraz fotokataliza1,6, 8. Synteza i wytwarzanie grafenu o wysokiej jakości, dobrej jednorodności i niskiej liczbie wad ma kluczowe znaczenie dla wysokowydajnych i bardzo czułych urządzeń. Od czasu opracowania chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) w 2009 roku, okazał się kolosalnie obiecujący i ugruntował swoje miejsce jako niezbędny członek rodziny grafenów9,10,11,12,13. Jest uprawiany na metalowym podłożu, a później, do zastosowań praktycznych, przenoszony na podłoża izolacyjne14. Ostatnio do transferu grafenu CVD zastosowano kilka metod przenoszenia. Metoda wspomagana poli(metakrylanem metylu) (PMMA) jest najczęściej stosowana spośród różnych technik. Metoda ta szczególnie dobrze nadaje się do zastosowań przemysłowych ze względu na jej możliwości na dużą skalę, niższy koszt i wysoką jakość przenoszonego grafenu14,15. Krytycznym aspektem tej metody jest pozbycie się pozostałości PMMA do zastosowań grafenu CVD, ponieważ pozostałości te mogą powodować pogorszenie właściwości elektronicznych grafenu14,15,16, powodować wpływ na czułość i wydajność biosensorów17,18 i tworzyć znaczące różnice między urządzeniami19.

Biosensory oparte na nanomateriałach zostały gruntownie zbadane w ciągu ostatnich dziesięcioleci, w tym nanodruty krzemowe (SiNW), nanorurki węglowe (CNT) i grafen20. Ze względu na swoją jednoatomową strukturę warstwową i charakterystyczne właściwości, grafen wykazuje doskonałe właściwości elektroniczne, dobrą biokompatybilność i łatwą funkcjonalizację, co czyni go atrakcyjnym materiałem do opracowywania biosensorów14,21,22,23. Ze względu na cechy tranzystorów polowych (FET), takie jak wysoka czułość, standardowa konfiguracja i opłacalna produkcja masowa21,24, FET jest bardziej preferowany w implementacjach przenośnych i przyłóżkowych niż inne urządzenia biosensoryczne oparte na elektronice. Biosensory grafenowego tranzystora polowego z bramką elektrolitową (EGGFET) są przykładami podanych tranzystorów FET21,24. EGGFET może wykrywać różne anality celujące, takie jak kwasy nukleinowe25, proteins24,26, metabolites27 i inne biologicznie istotne anality28. Wspomniana tutaj technika zapewnia implementację grafenu CVD w bezznacznikowym urządzeniu nanoelektronicznym z biodetekcją, które oferuje wyższą czułość i dokładne wykrywanie czasu w porównaniu z innymi urządzeniami biosensorycznymi29.

W tej pracy przedstawiono ogólny proces rozwoju biosensora EGGFET i jego funkcjonalizacji do wykrywania biomarkerów, w tym transfer grafenu CVD na podłoże izolacyjne, Ramana i charakterystykę AFM przenoszonego grafenu. Ponadto omówiono tutaj wytwarzanie EGGFET i integrację z dołkiem dostarczania próbki polidimetylosiloksanu (PDMS), funkcjonalizację bioreceptorów i skuteczne wykrywanie ludzkiej immunoglobuliny G (IgG) w surowicy za pomocą eksperymentów z kolcem i odzyskiwaniem.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Przenoszenie chemicznego osadzania grafenu z fazy gazowej

  1. Przetnij arkusz grafenu na miedzianym podłożu na pół (2,5 cm x 5 cm) za pomocą nożyczek. Zastosuj taśmę żaroodporną, aby przymocować cztery rogi kwadratu grafenowego na uszczelce obrotowej (patrz Tabela materiałów).
    UWAGA: Zakupiony grafen ma wymiar 5 cm x 5 cm (patrz Tabela Materiałów).
  2. Pokryj arkusz grafenu cienką warstwą (100-200 nm) PMMA 495K A4 wirującą z prędkością 500 obr./min przez 10 s, a następnie 2000 obr./min przez 50 s. Następnie piecz próbkę w temperaturze 150 °C przez 5 minut.
  3. Usuń tylną stronę grafenu za pomocą plazmy tlenowej (patrz Tabela materiałów) o mocy 30 W, 15 sccm przez 5 minut.
  4. Pokrój kwadrat grafenu poddanego obróbce plazmowej na mniejsze wymiary (1 cm x 2 cm) w celu produkcji urządzenia.
  5. Pokrój wstępnie oczyszczone podłoże (SiO2) na małe kawałki o przybliżonych wymiarach 2,5 cm x 2 cm.
  6. Wytrawić miedź za pomocą komercyjnego wytrawiacza grafenowego (chlorek żelaza) (patrz tabela materiałów). Nie rozcieńczać wytrawiacza. Unieś próbkę miedzianą stroną do dołu i stroną PMMA do góry na płynnym wytrawiaczu.
  7. Po wytrawieniu miedzią powoli podnieś folię grafenową za pomocą podłoża poddanego obróbce plazmowej.
  8. Transportowany grafen suszyć na powietrzu przez 2 godziny, a następnie piec w temperaturze 80 °C przez 15 minut.
  9. Usuń PMMA, wykonując poniższe czynności.
    1. Rozgrzać próbkę parą acetonu w temperaturze 70 °C. Utrzymać próbkę na wysokości ~2 cm nad parą acetonu przez 4 minuty stroną z PMMA skierowaną w dół. Następnie zanurzyć próbkę w acetonie na 5 minut.
    2. Ostrożnie umyj próbkę wodą demineralizowaną i obserwuj przeniesiony grafen pod mikroskopem. Na koniec delikatnie wysuszyć próbkę suszarką za pomocą N2.
    3. Wykonaj obserwację pod mikroskopią sił atomowych (AFM), aby upewnić się, że grafen jest wolny od pozostałości PMMA. Jeśli na obrazie widoczne są pozostałości PMMA, ponownie wykonaj czyszczenie parą acetonu i zanurz je w wodzie.
  10. Wykonaj charakterystykę Ramana i AFM, aby potwierdzić przenoszenie monowarstwy grafenu i obserwować właściwości powierzchni (Rysunek 1A, B).

2. Produkcja grafenowego tranzystora polowego (GFET)

  1. Umyj podłoże przeniesionym grafenem za pomocą acetonu, IPA i wody DI, a następnie piecz podłoże na gorącej płycie w temperaturze 75 °C przez 30 minut (Rysunek 2A).
  2. Za pomocą parownika wiązki elektronicznej 30 (patrz Tabela materiałów), nanieś 5 nm niklu i 45 nm złota na próbkę grafenu (Rysunek 2B).
  3. Zastosuj pierwszy proces fotolitografii30 za pomocą maski A (Rysunek uzupełniający 1) do wzoru elektrod (Rysunek 2C).
  4. Odwirować dodatni fotorezystor (AZ 5214E, patrz tabela materiałów) na próbce (2000 obr./min przez 45 s) i utwardzić próbkę w temperaturze 120 °C przez 1 minutę.
  5. Umieść próbkę w systemie naświetlania UV i naświetlaj ją przez ~10 s poniżej 200 mJ/cm2.
  6. Wywołaj próbkę za pomocą wywoływacza fotorezystu (AZ300 MIF, patrz tabela materiałów) przez ~2 min, a następnie spłucz wodą DI.
  7. Zanurz próbkę w złotym wytrawiaczu, aby wytrawić warstwę złota przez 10 s; spłucz wodą DI i usuń pozostałą warstwę fotorezystu, zanurzając ją w acetonie na 10 minut (Rysunek 2C).
  8. Używając acetonu, IPA i wody demineralizowanej, umyj próbkę; piecz na płycie grzejnej w temperaturze 75 °C przez 30 minut. Następnie zastosuj drugi proces fotolitografii za pomocą maski B (rysunek uzupełniający 1), aby nadać wzór kanałom grafenowym.
    UWAGA: Użyj tych samych parametrów procesu, co w pierwszym (kroki 2.4-2.6), z wyjątkiem systemu ekspozycji na promieniowanie UV w nakładce maski (Rysunek 2D).
  9. Zanurzyć próbkę w wytrawiaczu niklowym w temperaturze 60 °C, aby wytrawić warstwę niklu przez 10 s; spłukać wodą DI; wysuszyć suszarką przy użyciu N2 (Rysunek 2D).
  10. Umieść próbkę w asherze plazmowym i usuń odsłonięty grafen za pomocą plazmy tlenowej (100 W przez 90 s z przepływem tlenu przy 49 sccm); następnie usuń warstwę fotorezystu, zanurzając ją w acetonie na 10 minut (Rysunek 2E).
  11. Przemyć próbkę acetonem, IPA i wodą demineralizowaną; piec na gorącej płycie w temperaturze 75 °C przez 30 minut i zastosować trzeci proces fotolitografii przy użyciu maski C (rysunek uzupełniający 1) w celu narysowania wzoru warstwy fotorezystu pasywacji w celu ochrony leżącego pod spodem grafenu. Użyj tych samych parametrów procesu, co w pierwszym (kroki 2.4-2.6), z wyjątkiem systemu ekspozycji na promieniowanie UV w nakładce maski ( Rysunek 2F).
  12. Po trzecim procesie fotolitografii zanurzyć próbkę w wytrawiaczu niklowym w temperaturze 60 °C na 10 sekund, aby usunąć pozostałą warstwę niklu; następnie spłukać wodą demineralizowaną i wysuszyć suszarką przy użyciu N2 (Rysunek 2G). Na koniec piecz próbkę na płycie grzejnej w temperaturze 120 °C przez 30 minut (Rysunek 2H).

3. Funkcjonalizacja GFET do wykrywania IgG

  1. Zamontuj kanał dostarczania próbki.
    1. Stwórz kanał dostarczania próbki w PDMS przy użyciu technik miękkiej litografii31.
    2. Zanurz urządzenie grafenowe w 0,1 M roztworu NaOH na 30 s; spłucz wodą DI i pozostaw cienką warstwę wody na powierzchni urządzenia, aby ułatwić wyrównanie i wiązanie PDMS. Następnie aktywuj powierzchnię studzienki PDMS za pomocą plazmy tlenowej.
    3. Wyrównać kanał doprowadzania próbki i urządzenie grafenowe pod mikroskopem; umieścić wyrównane urządzenie w piecu o temperaturze 60 °C na 3 godziny, aby umożliwić połączenie. Zmontowane urządzenie jest pokazane w Rysunek 3A.
  2. Funkcjonalizacja GFET.
    1. Funkcjonalizować powierzchnię grafenu za pomocą aptameru IgG (patrz Tabela Materiałów). Użyj pipet, aby załadować i usunąć każdy odczynnik lub bufor z dołka PDMS. Proces schematyzacji jest pokazany w Rysunek 4.
      UWAGA: Poniższe kroki zostały wykonane w temperaturze pokojowej.
    2. Po trzykrotnym przepłukaniu powierzchni grafenu DMSO, należy nałożyć ester N-hydroksysukcynimidu kwasu 1-pirenomasłowego (PBASE, 10 mM rozpuszczony w DMSO, patrz Tabela Materiałów) i przechowywać przez 2 godziny.
    3. Po spłukaniu DMSO należy zastosować aptamer IgG modyfikowany 5'amino (20 μM w 1x PBS), inkubować przez 3 godziny i trzykrotnie spłukać 1x PBS.
    4. Nakładaj albuminę surowicy bydlęcej (BSA, 10% w/v w 1x PBS) na grafen przez 1 godzinę i spłucz trzykrotnie 1x PBS.

4. Wykrywanie IgG

  1. Przepłucz urządzenie trzykrotnie 0,01x PBS. Dobrze napełnij PDMS 0,01x PBS (bufor detekcji) ( Rysunek 3A,B).
  2. Podłączyć elektrody do wysokowydajnego analizatora parametrów (patrz Tabela materiałów). Podłącz elektrodę źródłową do ziemi, elektrody odpływu i elektrody bramki do źródłowych jednostek pomiarowych (SMU 1 i SMU 2) wyposażonych odpowiednio w analizator parametrów (Rysunek 3C).
  3. Ustaw parametry pomiaru i włącz proces próbkowania.
  4. Przetestuj reakcję EGGFET na IgG, stale monitorując prąd drenu. Rozpuść IgG w 0,01x PBS o różnych stężeniach, dodaj roztwór do komory detekcyjnej i stale monitoruj prąd drenu. Zapisz dane.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Reprezentatywne wyniki pokazują przeniesiony grafen CVD charakteryzujący się odpowiednio przez Ramana i AFM. Pijak G i piki 2D obrazu Ramana dostarczają wyczerpujących informacji na temat istnienia i jakości przeniesionego monowarstwowego grafenu32 (Rysunek 1). Standardowe procesy litograficzne 30,31 zostały zastosowane do produkcji urządzenia GFET, jak pokazano na Rysunek 2.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zakupiony grafen CVD na folii miedzianej musi zostać przycięty do odpowiedniego rozmiaru dla następujących etapów produkcji. Cięcie folii może powodować marszczenie się, czemu należy zapobiegać. Parametry podane na etapie produkcji można odnieść do wytrawiania plazmowego grafenu, a liczby te mogą się zmieniać w przypadku korzystania z różnych urządzeń. Wytrawiona próbka musi być ściśle monitorowana i kontrolowana, aby zapewnić pełne wytrawianie grafenu. Do czyszczenia podłoży można zastosować wiele metod czyszczenia wstę...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają sprzecznych interesów ani sprzecznych interesów do ujawnienia.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Eksperymenty przeprowadzono na Uniwersytecie Zachodniej Wirginii. Doceniamy Wspólne Ośrodki Badawcze na Uniwersytecie Zachodniej Wirginii w zakresie produkcji urządzeń i charakteryzacji materiałów. Prace te były wspierane przez amerykańską Narodową Fundację Nauki w ramach grantu nr 1. NSF1916894.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Kwas 1-pireneutyrynowy N-hydroksysukcynimid esterSigma Aldrich457078-1Gfunkcjonalizacja
Azyl MFP-3D Mikroskop sił atomowychOxford Instrumentsgrafenu
AZ 300 MIFMicroChemicalsAZ 300 MIFfotorezystu wywoływacz
AZ 300 MIFMicroChemicalsAZ 300 MIFfotorezystor
Surowica bydlęca AlbuminaSigma Aldrich810014blokująca
Branson 1210 SonicatorSONITEKczyszczenie próbki
Trawiony miedziSigma Aldrich667528-500MLusuwanie filmu miedzianego w celu uwolnienia grafenu
Dimetylosulfotlenek (DMSO)VWR97063-136funkcjonalizacja
Jednorazowe stemple do biopsji, Integra MiltexVWR21909-144utwórz studnię w PDMS
Złoty wytrawiaczZłoto Wytrawiacz, TFA, Transen658148zaczarować
GrapheneGraphene supermarket2 "x 2" arkuszbiosens element urządzenia
IgG aptamerPara zasad Biotechnologiesdostosowanybioreceptor
Keithley 4200A-SCS Analizator parametrówPomiar Tektronixi detekcja
KMG CR-6KMG chemikalia64216Wytrawiacz chromu
Kurt J. Lesker Parownik wiązki elektronowejKurt J. Leskerosadzanie metalu
Laurell Technologies 400 SpinnersLaurell TechnologiesWS-400BZ-6NPP/LITEpowłoka cienkowarstwowa
March PX-250 Plasma AsherCzyszczenie próbekInstrumenty
Wytrawiacz niklowyWytrawiacz niklu, TFB, transen600016000wytrawiacz
OAI Ekspozycja na powódźFotolitografiaOAI
Sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS)Sigma Aldrich806552-500MLBufor
PMMA 495K A4MicroChemicalsPMMA 495K A4Photoresist do wspomagania przenoszenia grafenu
Polidimethylsiloxane (PDMS)Sigma AldrichStudniado dostarczania próbek
Mikroskop Ramana RenishawCharakterystyka grafenu Charakterystyka grafenu
Wodorotlenek sodu (NaOH)Sigma Aldrich221465-25GFunkcjonalność
Suss Microtech MA6 Mask AlignerFotolitografiaSuss MicroTec
Thermo Scientific Płyta grzejna CimarecThermo ScientificSP131635próbka i urządzenie do pieczenia
charakterystyka March Sylgard 184 InVia

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Saini, D. Synthesis and functionalization of graphene and application in electrochemical biosensing. Nanotechnology Reviews. 5 (4), 393-416 (2016).
  2. Emtsev, K. V., Bostwick, A., Horn, K., et al. Towards wafer-size graphene layers by atmospheric pressure graphitization of silicon carbide. Nature Materials. 8 (3), 203-207 (2009).
  3. Wang, Y., et al. Electrochemical delamination of CVD-grown graphene film: Toward the recyclable use of copper catalyst. ACS Nano. 5 (12), 9927-9933 (2011).
  4. Carvalho Fernandes, D. C., Lynch, D., Berry, V. 3D-printed graphene/polymer structures for electron-tunneling based devices. Scientific Reports. 10 (1), 1-8 (2020).
  5. Gao, L., et al. Repeated growth and bubbling transfer of graphene with millimetre-size single-crystal grains using platinum. Nature Communications. 3, 699(2012).
  6. Singh, J., Rathi, A., Rawat, M., Gupta, M. Graphene: From synthesis to engineering to biosensor applications. Frontiers of Materials Science. 12 (1), 1-20 (2018).
  7. Randviir, E. P., Brownson, D. A. C., Banks, C. E. A decade of graphene research: Production, applications and outlook. Materials Today. 17 (9), 426-432 (2014).
  8. Suvarnaphaet, P., Pechprasarn, S. Graphene-based materials for biosensors: A review. Sensors (Switzerland). 17 (10), 2161(2017).
  9. Li, X., Cai, W., An, J., et al. Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils. Science. 324 (5932), 1312-1314 (2009).
  10. Yu, Q., Lian, J., Siriponglert, S., Li, H., Chen, Y. P., Pei, S. S. Graphene segregated on Ni surfaces and transferred to insulators. Applied Physics Letters. 93 (11), 113103(2008).
  11. Xu, S. C., et al. Direct synthesis of graphene on SiO2 substrates by chemical vapor deposition. CrystEngComm. 15 (10), 1840-1844 (2013).
  12. Zhang, C., et al. Facile synthesis of graphene on dielectric surfaces using a two-temperature reactor CVD system. Nanotechnology. 24 (39), 395603(2013).
  13. Zhang, C., et al. Direct formation of graphene-carbon nanotubes hybrid on SiO2 substrate via chemical vapor deposition. Science of Advanced Materials. 6 (2), 399-404 (2014).
  14. Sun, J., Finklea, H. O., Liu, Y. Characterization and electrolytic cleaning of poly(methyl methacrylate) residues on transferred chemical vapor deposited graphene. Nanotechnology. 28 (12), 125703(2017).
  15. Lin, Y. C., Lu, C. C., Yeh, C. H., Jin, C., Suenaga, K., Chiu, P. W. Graphene annealing: How clean can it be. Nano Letters. 12 (1), 414-419 (2012).
  16. Pirkle, A., et al. The effect of chemical residues on the physical and electrical properties of chemical vapor deposited graphene transferred to SiO2. Applied Physics Letters. 99 (12), 122108(2011).
  17. Chen, T. Y., et al. Label-free detection of DNA hybridization using transistors based on CVD grown graphene. Biosensors and Bioelectronics. 41 (1), 103-109 (2013).
  18. Xu, S., et al. Direct growth of graphene on quartz substrates for label-free detection of adenosine triphosphate. Nanotechnology. 25 (16), 165702(2014).
  19. Dan, Y., Lu, Y., Kybert, N. J., Luo, Z., Johnson, A. T. C. Intrinsic response of graphene vapor sensors. Nano Letters. 9 (4), 1472-1475 (2009).
  20. Zhang, A., Lieber, C. M. - Nano-Bioelectronics. Chemical Reviews. 116 (1), 215-257 (2015).
  21. Forsyth, R., Devadoss, A., Guy, O. J. Graphene Field effect transistors for biomedical applications: Current status and future prospects. Diagnostics (Basel). 7 (3), 45(2017).
  22. Dankerl, M., et al. Graphene solution-gated field-effect transistor array for sensing applications. Advanced Functional Materials. 20 (18), 3117-3124 (2010).
  23. He, Q., Wu, S., Yin, Z., Zhang, H. Graphene -based electronic sensors. Chemical Science. 3 (6), 1764-1772 (2012).
  24. Sun, J., Liu, Y. Matrix effect study and immunoassay detection using electrolyte-gated graphene biosensor. Micromachines. 9 (4), 142(2018).
  25. Mohanty, N., Berry, V. Graphene-based single-bacterium resolution biodevice and DNA transistor: Interfacing graphene derivatives with nanoscale and microscale biocomponents. Nano Letters. 8 (12), 4469-4476 (2008).
  26. Ohno, Y., Maehashi, K., Yamashiro, Y., Matsumoto, K. Electrolyte-gated graphene field-effect transistors for detecting pH and protein adsorption. Nano Letters. 9 (9), 3318-3322 (2009).
  27. Huang, Y., Dong, X., Shi, Y., Li, C. M., Li, L. J., Chen, P. Nanoelectronic biosensors based on CVD grown graphene. Nanoscale. 2 (8), 1485-1488 (2010).
  28. Jiang, S., et al. Real-time electrical detection of nitric oxide in biological systems with sub-nanomolar sensitivity. Nature Communications. 4 (1), 1-7 (2013).
  29. Bai, Y., Xu, T., Zhang, X. Graphene-based biosensors for detection of biomarkers. Micromachines. 11 (1), 60(2020).
  30. Madou, M. J. Fundamentals of Microfabrication The Science of Miniaturization. 2nd ed. , CRC Press. (2002).
  31. Xia, Y., Whitesides, G. M. Soft lithography. Annual Review of Material Sciences. 28 (1), 153-184 (2003).
  32. Wang, Y. Y., et al. Raman studies of monolayer graphene: The substrate effect. Journal of Physical Chemistry C. 112 (29), 10637-10640 (2008).
  33. Betancur, V., Sun, J., Wu, N., Liu, Y. Integrated lateral flow device for flow control with blood separation and biosensing. Micromachines. 8 (12), 367(2017).
  34. Butt, A. Physics and Chemistry of Interfaces. 3rd ed. , WILEY-VCH. (2003).
  35. Sitko, R., Zawisza, B., Malicka, E. Graphene as a new sorbent in analytical chemistry. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 51, 33-43 (2013).
  36. Bai, L., et al. Graphene for energy storage and conversion: Synthesis and Interdisciplinary applications. Electrochemical Energy Reviews. 3 (2), 395-430 (2019).
  37. Boretti, A., Al-Zubaidy, S., Vaclavikova, M., Al-Abri, M., Castelletto, S., Mikhalovsky, S. Outlook for graphene-based desalination membranes. npj Clean Water. 1 (1), 1-11 (2018).
  38. Pumera, M. Graphene in biosensing. Materials Today. 14 (7-8), 308-315 (2011).
  39. Sun, J., Liu, Y. Unique constant phase element behavior of the electrolyte-graphene interface. Nanomaterials. 9 (7), 923(2019).
  40. Sun, J., Camilli, L., Caridad, J. M., Santos, J. E., Liu, Y. Spontaneous adsorption of ions on graphene at the electrolyte-graphene interface. Applied Physics Letters. 117 (20), 203102(2020).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Graphene Field Effect TransistorElectrolyte Gated TransistorBiomarker DetectionCVD GrapheneGraphene TransferPMMA Assisted TransferRaman SpectroscopyAtomic Force MicroscopyIgG DetectionBiosensing Device

Related Articles