Разработка и функционализация графенового полевого транзистора с электролитным покрытием для обнаружения биомаркеров

Summary

Настоящий протокол демонстрирует разработку биосенсора полевого транзистора графена с электролитным покрытием (EGGFET) и его применение в детектировании биомаркеров иммуноглобулина G (IgG).

Abstract

В текущем исследовании графен и его производные были исследованы и использованы для многих применений, включая электронику, зондирование, хранение энергии и фотокатализ. Синтез и изготовление графена высокого качества, хорошей однородности и низких дефектов имеют решающее значение для высокопроизводительных и высокочувствительных устройств. Среди многих методов синтеза химическое осаждение из паровой фазы (CVD), считающееся ведущим подходом к производству графена, может контролировать количество слоев графена и давать высококачественный графен. CVD графен должен быть перенесен с металлических подложек, на которых он выращивается, на изоляционные подложки для практического применения. Однако разделение и перенос графена на новые подложки являются проблемой для однородного слоя без повреждения или влияния на структуры и свойства графена. Кроме того, графеновый полевой транзистор с электролитным покрытием (EGGFET) был продемонстрирован для его широкого применения в различных биомолекулярных обнаружениях из-за его высокой чувствительности и стандартной конфигурации устройства. В этой статье продемонстрированы поли (метилметакрилат) (ПММА) с помощью графена, изготовление графенового полевого транзистора (GFET) и обнаружение биомаркера иммуноглобулина G (IgG). Рамановская спектроскопия и атомно-силовая микроскопия были применены для характеристики переносимого графена. Показано, что метод является практическим подходом к переносу чистого и безостаткового графена при сохранении лежащей в основе графеновой решетки на изолирующей подложке для электроники или биозондирования.

Introduction

Графен и его производные были исследованы и использованы для многих применений, включая электронику ^1,2, зондирование ^3,4,5, хранение энергии ^6,7 и фотокатализ ^1,6,8. Синтез и изготовление графена высокого качества, хорошей однородности и низких дефектов имеют решающее значение для высокопроизводительных и высокочувствительных устройств. С момента разработки химическо....

Protocol

1. Перенос химического осаждения графена из паровой фазы

1. Разрежьте графеновый лист на медной подложке пополам (2,5 см х 5 см) ножницами. Нанесите терморезистивную ленту для фиксации четырех углов графенового квадрата на прокладке спиннера (см. Таблицу материалов).
   ПРИМЕЧАНИЕ: Приобретаемый графен имеет размеры 5 см х 5 см (см. Таблицу материалов).
2. Шпин-покрытие листа графена тонким слоем (100-200 нм) ПММА 495К А4, вращающимся при 500 об/мин в течение 10 с и затем 2000 об/мин в течение 50 с. Затем выпекайте образец при 150 °C в течение 5 мин.
3. Удаляют заднюю сторону графена кислородной п....

Results

Репрезентативные результаты показывают перенесенный CVD графен, характеризующийся рамановским и AFM, соответственно. Пик G и 2D-пики рамановского изображения дают исчерпывающую информацию о существовании и качестве переданного монослоя графена³² (рисунок 1). Для изготовления устройства GFET были применены стандартные литографические процессы ^30,31, как показано на рисунке 2.

Discussion

Приобретенный CVD графен на медной пленке должен быть обрезан до нужного размера для следующих этапов изготовления. Разрезание пленок может вызвать сморщивание, которое необходимо предотвратить. Параметры, указанные на этапе изготовления, могут быть отнесены к плазменному травлению графена, и эти числа могут варьироваться при использовании различных инструментов. Травленный образец должен тщательно контролироваться и проверяться для обеспечения полного травления графена. Для очистки субстратов могут быть применены нескол.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
1-пиренейтировая кислота N-гидроксисукцинимид эфир	Sigma Aldrich	457078-1G	функционализация
Asylum MFP-3D Атомно-силовой микроскоп	Oxford Instruments		характеристик графена
AZ 300 MIF	MicroChemicals	AZ 300 MIF	проявитель фоторезиста
AZ 300 MIF	MicroChemicals	AZ 300 MIF	фоторезист
Бычья сыворотка Альбумин	Sigma Aldrich	810014	блокирует
Branson 1210 Sonicator	SONITEK		Очистка образцов
Copper Etchant	Sigma Aldrich	667528-500ML	удаление медной пленки для высвобождения графена
Диметилсульфоксид (ДМСО)	VWR	97063-136	функционализация
Одноразовые биопсийные пуансоны, Integra Miltex	VWR	21909-144	создать хорошо в PDMS
Золото травление	Золото Травление, TFA, Трансен	658148	зачаровать
Графен	Графен Супермаркет	2" х 2" лист	биосенсорный элемент прибора
IgG аптамер	Пара оснований Биотехнологии	индивидуальные	биорецепторы
Keithley 4200A-SCS Анализатор параметров	Tektronix		измерение и обнаружение
КМГ CR-6	КМГ химикаты	64216	Хромовый травитель
Kurt J. Lesker Электронно-лучевой испаритель	Kurt J. Lesker		осаждение металла
Laurell Technologies 400 Спиннеры	Laurell Technologies	WS-400BZ-6NPP/LITE	тонкопленочное покрытие
March PX-250 Плазменный Asher	March Instruments		очистка проб
Никель травление	Травление никеля, TFB, транзол	600016000	травление
OAI Воздействие наводнения	OAI		Фотолитография
Фосфатный буферный раствор (PBS)	Sigma Aldrich	806552-500ML	буфер
PMMA 495K A4	MicroChemicals	PMMA 495K A4	Фоторезист для помощи в переносе графена
Полидиметилсилоксан (PDMS)	Sigma Aldrich	Sylgard 184	скважина для доставки образцов
Renishaw InVia Рамановский микроскоп	Renishaw		характеристик графена
Гидроксид натрия (NaOH)	Sigma Aldrich	221465-25G	функционализация
Suss Microtech MA6 Маска Aligner	Suss MicroTec		фотолитография
Thermo Scientific Cimarec Hotplate	Thermo Scientific	SP131635	образец и устройство для выпечки