Summary
Detta protokoll visar utvecklingen av elektrolyt-gated grafenfälteffekttransistor (EGGFET) biosensor och dess tillämpning i biomarkörimmunglobulin G (IgG) detektion.
Abstract
I den aktuella studien har grafen och dess derivat undersökts och använts för många tillämpningar, inklusive elektronik, avkänning, energilagring och fotokatalys. Syntes och tillverkning av hög kvalitet, god enhetlighet och låga defekter grafen är avgörande för högpresterande och mycket känsliga enheter. Bland många syntesmetoder kan kemisk ångavsättning (CVD), som anses vara ett ledande tillvägagångssätt för tillverkning av grafen, styra antalet grafenskikt och ge grafen av hög kvalitet. CVD-grafen måste överföras från metallunderlaget på vilka det odlas på isolerande substrat för praktiska tillämpningar. Separation och överföring av grafen till nya substrat är dock utmanande för ett enhetligt skikt utan att skada eller påverka grafenets strukturer och egenskaper. Dessutom har elektrolyt-gated grafenfälteffekttransistor (EGGFET) demonstrerats för sina breda tillämpningar i olika biomolekylära detektioner på grund av dess höga känslighet och standardkonfiguration. I denna artikel demonstreras poly (metylmetakrylat) (PMMA)-assisterad grafenöverföringsmetod, tillverkning av grafenfälteffekttransistor (GFET) och biomarkörimmunglobulin G (IgG) detektion. Ramanspektroskopi och atomkraftmikroskopi applicerades för att karakterisera den överförda grafenen. Metoden har visat sig vara ett praktiskt tillvägagångssätt för att överföra rent och restfritt grafen samtidigt som det underliggande grafengitteret bevaras till ett isolerande substrat för elektronik eller biosensingapplikationer.
Introduction
Grafen och dess derivat har undersökts och använts för många applikationer, inklusive elektronik 1,2, avkänning 3,4,5, energilagring 6,7 och fotokatalys 1,6,8. Syntes och tillverkning av hög kvalitet, god enhetlighet och låga defekter grafen är avgörande för högpresterande och mycket känsliga enheter. Sedan utvecklingen av kemisk ångavsättning (CVD) 2009 har den visat kolossalt löfte och satt sin plats som en viktig medlem av grafenfamiljen 9,10,11,12,13. Den odlas på ett metallsubstrat och överförs senare för praktisk användning till isolerande substrat14. Flera överföringsmetoder har använts för att överföra CVD-grafen nyligen. Den poly (metylmetakrylat) (PMMA) assisterade metoden är den mest använda bland de olika teknikerna. Denna metod är särskilt väl lämpad för industriell användning på grund av dess storskaliga kapacitet, lägre kostnad och höga kvalitet på det överförda grafenet14,15. Den kritiska aspekten av denna metod är att bli av med PMMA-återstoden för CVD-grafens applikationer eftersom resterna kan orsaka deklination av de elektroniska egenskaperna hos grafen 14,15,16, orsaka en effekt på biosensorernas känslighet och prestanda 17,18 och skapa betydande variationer från enhet till enhet19.
Nanomaterialbaserade biosensorer har undersökts avsevärt under de senaste decennierna, inklusive kiselnanotråd (SiNW), kolnanorör (CNT) och grafen20. På grund av sin enatomskiktsstruktur och särskiljande egenskaper visar grafen överlägsna elektroniska egenskaper, god biokompatibilitet och facil funktionalisering, vilket gör det till ett attraktivt material för att utveckla biosensorer 14,21,22,23. På grund av fälteffekttransistorer (FET) egenskaper som hög känslighet, standardkonfiguration och kostnadseffektiv massproducerbarhet21,24 är FET mer föredraget i bärbara och patientvårdsimplementeringar än andra elektronikbaserade biosenseringsenheter. De elektrolyt-gated grafenfälteffekttransistorn (EGGFET) biosensorerna är exempel på de angivna FET21,24. EGGFET kan detektera olika målinriktade analyter såsom nukleinsyror25, proteiner24,26, metaboliter27 och andra biologiskt relevanta analyter28. Tekniken som nämns här säkerställer implementeringen av CVD-grafen i en etikettfri biosensing nanoelektronikanordning som erbjuder högre känslighet och exakt tidsdetektering jämfört med andra biosensing-enheter29.
I detta arbete demonstreras en övergripande process för att utveckla en EGGFET-biosensor och funktionalisera den för biomarkördetektion, inklusive överföring av CVD-grafen till ett isolerande substrat, Raman och AFM-karakteriseringar av den överförda grafenen. Vidare diskuteras tillverkning av EGGFET och integration med en polydimetylsiloxan (PDMS) provleveransbrunn, bioreceptorfunktionalisering och framgångsrik detektion av humant immunglobulin G (IgG) från serum genom spik-och-återhämtningsexperiment diskuteras också här.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Överföring av kemisk ångavsättning av grafen
- Skär grafenarket på ett kopparsubstrat i hälften (2,5 cm x 5 cm) med sax. Applicera värmeresistiv tejp för att fixera de fyra hörnen på grafentorget på en spinnpackning (se Materialtabell).
OBS: Den inköpta grafen har en dimension på 5 cm x 5 cm (se Materialtabell). - Spin-coat grafens ark med ett tunt lager (100-200 nm) PMMA 495K A4 som snurrar vid 500 rpm i 10 s och sedan 2000 rpm i 50 s. Grädda sedan provet vid 150 ° C i 5 minuter.
- Ta bort baksidan av grafen med syreplasma (se materialtabell) vid 30 W, 15 sccm i 5 min.
- Skär den plasmabehandlade grafenkvadraten i mindre dimensioner (1 cm x 2 cm) för tillverkning av enheter.
- Skär det förrenade substratet (SiO2) i små bitar med en ungefärlig dimension på 2,5 cm x 2 cm.
- Etsa bort kopparn med hjälp av grafen kommersiell etsning (järnklorid) (se Materialtabell). Späd inte etsningen. Flyt provet med kopparsidan nedåt och PMMA-sidan uppåt på vätskeetsan.
- Efter kopparetsning lyfter du grafenfilmen långsamt med det plasmabehandlade substratet.
- Lufttorka det överförda grafenet i 2 timmar och grädda sedan vid 80 °C i 15 min.
- Ta bort PMMA enligt stegen nedan.
- Värm upp provet med acetonånga vid 70 °C. Håll provet på ~ 2 cm över acetonånga i 4 minuter med PMMA-sidan vänd nedåt. Sänk sedan ner provet i aceton i 5 min.
- Tvätta provet med DI-vatten försiktigt och observera det överförda grafenet under ett mikroskop. Torka slutligen försiktigt provet medN2.
- Utför observation av atomkraftsmikroskopi (AFM) för att säkerställa PMMA-restfri grafen. Om PMMA-rester syns i bilden, utför acetonångrengöring och nedsänkning igen.
- Utför Raman- och AFM-karakterisering för att bekräfta monolagret av grafenöverföring och observera ytegenskaperna (figur 1A,B).
2. Tillverkning av grafenfälteffekttransistor (GFET)
- Tvätta substratet med det överförda grafenet med aceton, IPA och DI-vatten; grädda sedan underlaget på en kokplatta vid 75 °C i 30 min (figur 2A).
- Använd E-strålförångaren30 (se materialförteckningen), deponera 5 nm nickel och 45 nm guld på grafenprovet (figur 2B).
- Applicera den första fotolitografi30-processen med mask A (kompletterande figur 1) för mönster av elektroderna (figur 2C).
- Snurra ett positivt fotoresist (AZ 5214E, se materialtabell) på provet (2000 rpm för 45 s) och härda provet vid 120 °C i 1 min.
- Placera provet i UV-översvämningsexponeringssystemet och exponera det i ~ 10 s under 200 mJ / cm2.
- Utveckla provet med en fotoresistutvecklare (AZ300 MIF, se Materialtabell) i ~ 2 minuter och skölj sedan med DI-vatten.
- Sänk ner provet i en guldetsning för att etsa guldskiktet i 10 s; skölj med DI-vatten och ta bort det återstående fotoresistskiktet genom att nedsänka i aceton i 10 minuter (figur 2C).
- Tvätta provet med aceton, IPA och DI-vatten. baka på en varm tallrik vid 75 ° C i 30 min. Applicera sedan den andra fotolitografiprocessen med mask B (kompletterande figur 1) för att mönstra grafenkanalerna.
OBS: Använd samma processparametrar som den första (steg 2.4-2.6), förutom UV-exponeringssystemet i maskjusteraren (figur 2D). - Sänk ner provet i nickeletsning vid 60 °C för att etsa nickelskiktet i 10 s. skölj med DI-vatten; föna medN2 (figur 2D).
- Placera provet i plasmaashern och ta bort den exponerade grafen med syreplasma (100 W i 90 s med syreflöde vid 49 sccm); Ta sedan bort fotoresistskiktet genom att nedsänka i aceton i 10 minuter (figur 2E).
- Tvätta provet med aceton, IPA och DI-vatten; baka på en kokplatta vid 75 ° C i 30 minuter och applicera den tredje fotolitografiprocessen med mask C (kompletterande figur 1) för mönstrande av passiveringsfotoresistskiktet för att skydda den underliggande grafen på substratet. Använd samma processparametrar som den första (steg 2.4–2.6), förutom UV-exponeringssystemet i maskinringsjusteraren (figur 2F).
- Efter den tredje fotolitografiprocessen, sänk ner provet i nickeletsan vid 60 °C i 10 s för att avlägsna det återstående nickelskiktet. Skölj sedan med DI-vatten och föna medN2 (figur 2G). Slutligen baka provet på en kokplatta vid 120 ° C i 30 min (figur 2H).
3. Funktionalisering av GFET för IgG-detektion
- Montera provleveranskanalen.
- Tillverka provleveranskanalen i PDMS med hjälp av mjuka litografitekniker31.
- Sänk ner grafenanordningen i 0,1 M NaOH-lösning i 30 s; skölj med DI-vatten och lämna ett tunt vattenlager på enhetens yta för att underlätta PDMS-brunnens inriktning och bindning. Aktivera sedan PDMS-brunnens yta med syreplasma.
- Justera provleveranskanalen och grafenenheten under ett mikroskop; Placera den inriktade enheten i en ugn på 60 °C i 3 timmar för att möjliggöra limning. Den monterade enheten visas i figur 3A.
- Funktionalisera GFET.
- Funktionalisera grafenytan med IgG aptamer (se Materialtabell). Använd pipetter för att ladda och ta bort varje reagens eller buffert från PDMS-brunnen. Den schematiska processen visas i figur 4.
OBS: Följande steg användes vid rumstemperatur. - Efter sköljning av grafenytan med DMSO tre gånger, applicera 1-pyren smörsyra N-hydroxisuccinimidester (PBASE, 10 mM upplöst i DMSO, se materialtabell) och förvara i 2 timmar.
- Efter sköljning med DMSO, applicera 5'amino-modifierad IgG aptamer (20 μM i 1x PBS), inkubera i 3 timmar och skölj med 1x PBS tre gånger.
- Applicera serumalbumin från nötkreatur (BSA, 10 % vikt/v i 1x PBS) på grafen i 1 timme och skölj med 1x PBS tre gånger.
- Funktionalisera grafenytan med IgG aptamer (se Materialtabell). Använd pipetter för att ladda och ta bort varje reagens eller buffert från PDMS-brunnen. Den schematiska processen visas i figur 4.
4. IgG-detektering
- Skölj enheten med 0,01x PBS tre gånger. Fyll PDMS väl med 0,01x PBS (detektionsbuffert) (figur 3A,B).
- Anslut elektroderna till en högpresterande parameteranalysator (se Materialtabell). Anslut källelektroden till marken, avloppet och grindelektroderna till källmätningsenheter (SMU 1 respektive SMU 2) utrustade med parameteranalysatorn (figur 3C).
- Ställ in mätparametrarna och aktivera provtagningsprocessen.
- Testa EGGFETs svar på IgG genom att kontinuerligt övervaka dräneringsströmmen. Lös upp IgG i 0,01x PBS med olika koncentrationer, tillsätt lösningen i detektionskammaren och övervaka dräneringsströmmen kontinuerligt. Spara data.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
De representativa resultaten visar den överförda CVD-grafen som kännetecknas av Raman respektive AFM. G-toppen och 2D-topparna i Raman-bilden ger omfattande information om förekomsten och kvaliteten på den överförda monolagergrafen32 (figur 1). Standardlitografiprocesser 30,31 tillämpades för tillverkning av GFET-enheten, som visas i figur 2. Figur 3 visar den tillverkade GFET med monterade PDMS-provleveransbrunnar och den experimentella installationen. PDMS blandades med ett viktförhållande på 10: 1 och gjutits i en petriskål. Sedan bakades hela skålen med PDMS-blandning i en ugn vid 60 ° C i 3 timmar. Den härdade PDMS skalades av skålen och trimmades till en kub (1 cm x 1 cm × 1 cm). Brunnen (6 mm diameter) skapades sedan genom att stansa PDMS-kuben med en puncher.
Schematiska funktionaliseringsprocesser för IgG-detektion med EGGFET visas i figur 4, och figur 5 visar IgG-detektionen under olika elektrolytförhållanden24. PBASE, ett allmänt använt funktionaliseringsreagens för grafen, kan adsorberas på grafenytan genom en π-π interaktion24 utan att skada grafenets elektriska egenskaper (Figur 4A). En 5′aminomodifierad IgG-aptamer konjugeras med PBASE genom amidbindningskopplingarna mellan den reaktiva N-hydroxisuccinimidestern (NHS) i PBASE och amingruppen på 5′ änden av IgG-aptameren (figur 4B). Inkubation av bovint serumalbumin (BSA), en standardmetod för biosensordetektion, användes för att blockera de återstående okonjugerade platserna efter sköljning av enheten med 1x PBS (figur 4C). En mer detaljerad diskussion finns i vårt tidigare publicerade arbete24. Ag/AgCl-referenselektroden applicerades för att definiera grindpotentialen under detektionen. Detektionsområdet, koncentrationsområdet som en sensor på ett tillförlitligt sätt kan mäta, bestäms till cirka ~ 2-50 nM för EGGFET-enheten. Mer detaljerade diskussioner för kemiska principer och mätprinciper som är involverade i IgG-detektion och EGGFET: s känslighets- och detektionsgräns rapporterades tidigare24.
Figur 1: CVD-grafen kännetecknas av Raman- och AFM-spektroskopi. (A) Representativt Raman-spektrum av det överförda grafenet. G-toppen och 2D-topparna är de dominerande topparna av orörd grafen. (B) Representativ AFM-bild av grafen. Motsvarande höjdprofiler i AFM-bilden visas i den nedre panelen längs den blå streckade linjen. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Schematisk tillverkning av grafenfälteffekttransistor. (A) Monolagergrafen överförd till kiseldioxidsubstrat. (B) Nickel och guld som deponeras på överförd grafen. (C) Guld etsat efter den första fotolitografiprocessen. (D) Nickel etsad efter den andra fotolitografiprocessen. (E) Avlägsnande av oskyddad grafen med syrgasplasma. (F) Beläggning av mönstret med fotoresist för passiveringsskiktning och utförande av den tredje fotolitografiprocessen. (G) Nickel etsad efter den tredje fotolitografiprocessen. (H) Glödgning efter etsning av nickel. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Enhet och experimentell inställning för IgG-detektion. (A) EGGFET-biosensorn integrerad med en standard Ag / AgCl-referenselektrod och en PDMS-brunn för att innehålla provet. (B) Den förstorade bilden av grafenkanalen. (C) Det schematiska diagrammet över kretsanslutningen för detektering av IgG med hjälp av EGGFET-biosensorn. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Funktionalisering av grafenytan för IgG-detektion. Omtryckt med tillstånd från Referens24. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: EGGFET-biosensorns svar på biomarkören IgG under olika utspädningsmedel. Omtryckt med tillstånd från Referens24. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Kompletterande figur 1: Maskkonstruktioner som används för fotolitografiprocesser. (A) Maskdesignen som användes i den första fotolitografiprocessen. Elektroderna anges med mått i den förstorade bilden A1. (B) Maskdesign som används i den andra fotolitografin med mått. (C) Maskdesign som används i den tredje fotolitografiprocessen. Elektroderna ges med mått i den förstorade bilden C1. (D) Slutprodukten av alla tre fotolitografiprocesserna och den förstorade bilden D1 visar elektrodkonfigurationerna. Enheterna för dimensionerna är i millimeter (mm). Klicka här för att ladda ner den här filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Den köpta CVD-grafen på kopparfilm måste trimmas till rätt storlek för följande tillverkningssteg. Skärning av filmerna kan orsaka rynkor, vilket måste förhindras. Parametrarna i tillverkningssteget kan hänvisas till för plasmaetsning av grafen, och dessa siffror kan varieras vid användning av olika instrument. Det etsade provet måste övervakas noggrant och inspekteras för att säkerställa fullständig grafenetsning. Flera förrengöringsmetoder kan tillämpas för att rengöra substraten, såsom ultraljudsbehandling i aceton, IPA, och DI-vatten i 5 min, DI-vattensköljning och kvävgastorkning eller behandling medO2-plasma (300 W, vid ~ 100 sccm i 5 min). Kopparetsningshastigheten är cirka 1,25-1,67 mikron / min vid användning av den kommersiella järnkloridkopparenet. Noggrann observation är nödvändig för etsningsprocessen. Efter etsningen behövs en tillräcklig sköljning med DI-vatten.
Acetonrengöringstekniken som nämns i protokollet är den optimala restrengöringstekniken. Plasmarengöring riskerar att skada monolagergrafen. Så, den mest grafenskiktvänliga tekniken är acetonrengöring. Men att ta bort PMMA-rester är också av största vikt eftersom det påverkar de senare processerna. Att göra Raman-spektroskopi och AFM kan ge realtidskvaliteten på grafen och PMMA-återstoden. Instrumenten och kemikalierna som används i protokollet är kritiska eftersom dessa direkt påverkar kvaliteten på den tillverkade enheten. Så kvaliteten på instrumenten och kemikaliernas giltighet måste kontrolleras och uppdateras.
PBASE måste hållas torr och förvaras i -20 °C frys för att undvika hydrolys för bioreceptorfunktionalisering. Den lagrade injektionsflaskan måste nå rumstemperatur innan den öppnas; annars kan vatten kondensera inuti injektionsflaskan och hydrolysera PBASE. För att göra 10 mM PBASE måste 100 mM PBASE-lösning beredas först genom att lösa upp 38,5 mg PBASE i 1 ml DMSO och sedan späda ut den med en faktor 10.
Eftersom reagenserna och buffertarna tillsattes eller avlägsnades genom pipettering direkt i PDMS-brunnen, skulle den enhet som demonstreras i manuskriptet inte möjliggöra en kalibrering på plats med negativ kontroll. En flerkanalig matris integrerad med en korrekt utformad mikrofluidisk enhet skulle vara nödvändig för detta ändamål. Vidareutveckling av enheten, såsom att kombinera den med en lateral flödesplattform, skulle ge stor potential för point-of-care-applikationer33. Dessutom är gränssnittet mellan fast och flytande ett ämne av stor vetenskaplig och teknisk betydelse34. Till exempel, i det speciella fallet med vattenhaltiga medier och grafen, spelar det en avgörande roll i många nya tillämpningar av grafen, t.ex. analytisk kemi35, energilagring och omvandling36, vattenfiltrering37 och biosensing38. Att reda ut beteendet vid gränssnittet har väsentlig vetenskaplig och teknisk betydelse, särskilt för en exakt och mer djupgående förståelse av grafens egenskaper och praktiska tillämpningar39,40.
I det aktuella arbetet tillhandahålls ett detaljerat protokoll för att visa utvecklingen av EGGFET-biosensorn och dess tillämpning vid biomarkördetektering. För praktisk användning av CVD-grafen som överförs av PMMA-metoden är det viktigt att ta bort PMMA-rester helt för att få en ren yta. Metoden avlägsnar effektivt PMMA-rester samtidigt som det underliggande grafengitteret bevaras. Den funktionella enheten visar konsekventa resultat för att detektera mänsklig IgG. Intresserade forskare kan använda detta protokoll som referens för att bygga enheter för specifika applikationer, såsom att studera gränssnittsinteraktioner, biosensing, utveckla liknande enheter med andra nanomaterial etc.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inga konkurrerande intressen eller motstridiga intressen att avslöja.
Acknowledgments
Experimenten genomfördes vid West Virginia University. Vi erkänner de delade forskningsanläggningarna vid West Virginia University för tillverkning av enheter och materialkarakterisering. Detta arbete stöddes av US National Science Foundation under Grant No. NSF1916894.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1-pyreneutyric acid N- hydroxysuccinimide ester | Sigma Aldrich | 457078-1G | functionalization |
| Asylum MFP-3D Atomic Force Microscope | Oxford Instruments | graphene characterization | |
| AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | photoresist developer |
| AZ 300 MIF | MicroChemicals | AZ 300 MIF | photoresist |
| Bovine Serum Albumin | Sigma Aldrich | 810014 | blocking |
| Branson 1210 Sonicator | SONITEK | sample cleaning | |
| Copper Etchant | Sigma Aldrich | 667528-500ML | removing copper film to release graphene |
| Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | VWR | 97063-136 | functionalization |
| Disposable Biopsy Punches, Integra Miltex | VWR | 21909-144 | create well in PDMS |
| Gold etchant | Gold Etch, TFA, Transene | 658148 | enchant |
| Graphene | Graphene supermarket | 2" x 2" sheet | biosensing element of the device |
| IgG aptamer | Base Pair Biotechnologies | customized | bioreceptor |
| Keithley 4200A-SCS Parameter Analyzer | Tektronix | measurement and detection | |
| KMG CR-6 | KMG chemicals | 64216 | Chromium etchant |
| Kurt J. Lesker E-beam Evaporator | Kurt J. Lesker | metal deposition | |
| Laurell Technologies 400 Spinners | Laurell Technologies | WS-400BZ-6NPP/LITE | thin film coating |
| March PX-250 Plasma Asher | March Instruments | sample cleaning | |
| Nickel etchant | Nickel Etchant, TFB, Transene | 600016000 | etchant |
| OAI Flood Exposure | OAI | photolithography | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma Aldrich | 806552-500ML | buffer |
| PMMA 495K A4 | MicroChemicals | PMMA 495K A4 | Photoresist for assisting graphene transferring |
| Polydimethylsiloxane (PDMS) | Sigma Aldrich | Sylgard 184 | sample delivery well |
| Renishaw InVia Raman Microscope | Renishaw | graphene characterization | |
| Sodium Hydroxide (NaOH) | Sigma Aldrich | 221465-25G | functionalization |
| Suss Microtech MA6 Mask Aligner | Suss MicroTec | photolithography | |
| Thermo Scientific Cimarec Hotplate | Thermo Scientific | SP131635 | sample and device Baking |
References
- Saini, D. Synthesis and functionalization of graphene and application in electrochemical biosensing. Nanotechnology Reviews. 5 (4), 393-416 (2016).
- 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).
- 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).
- 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).
- Gao, L., et al. Repeated growth and bubbling transfer of graphene with millimetre-size single-crystal grains using platinum. Nature Communications. 3, 699 (2012).
- 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).
- 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).
- Suvarnaphaet, P., Pechprasarn, S. Graphene-based materials for biosensors: A review. Sensors (Switzerland). 17 (10), 2161 (2017).
- 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).
- 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).
- Xu, S. C., et al. Direct synthesis of graphene on SiO2 substrates by chemical vapor deposition. CrystEngComm. 15 (10), 1840-1844 (2013).
- Zhang, C., et al. Facile synthesis of graphene on dielectric surfaces using a two-temperature reactor CVD system. Nanotechnology. 24 (39), 395603 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Xu, S., et al. Direct growth of graphene on quartz substrates for label-free detection of adenosine triphosphate. Nanotechnology. 25 (16), 165702 (2014).
- 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).
- Zhang, A., Lieber, C. M. - Nano-Bioelectronics. Chemical Reviews. 116 (1), 215-257 (2015).
- 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).
- Dankerl, M., et al. Graphene solution-gated field-effect transistor array for sensing applications. Advanced Functional Materials. 20 (18), 3117-3124 (2010).
- He, Q., Wu, S., Yin, Z., Zhang, H. Graphene -based electronic sensors. Chemical Science. 3 (6), 1764-1772 (2012).
- Sun, J., Liu, Y. Matrix effect study and immunoassay detection using electrolyte-gated graphene biosensor. Micromachines. 9 (4), 142 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Bai, Y., Xu, T., Zhang, X. Graphene-based biosensors for detection of biomarkers. Micromachines. 11 (1), 60 (2020).
- Madou, M. J. Fundamentals of Microfabrication The Science of Miniaturization. 2nd ed. , CRC Press. (2002).
- Xia, Y., Whitesides, G. M. Soft lithography. Annual Review of Material Sciences. 28 (1), 153-184 (2003).
- Wang, Y. Y., et al. Raman studies of monolayer graphene: The substrate effect. Journal of Physical Chemistry C. 112 (29), 10637-10640 (2008).
- 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).
- Butt, A. Physics and Chemistry of Interfaces. 3rd ed. , WILEY-VCH. (2003).
- Sitko, R., Zawisza, B., Malicka, E. Graphene as a new sorbent in analytical chemistry. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 51, 33-43 (2013).
- Bai, L., et al. Graphene for energy storage and conversion: Synthesis and Interdisciplinary applications. Electrochemical Energy Reviews. 3 (2), 395-430 (2019).
- 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).
- Pumera, M. Graphene in biosensing. Materials Today. 14 (7-8), 308-315 (2011).
- Sun, J., Liu, Y. Unique constant phase element behavior of the electrolyte-graphene interface. Nanomaterials. 9 (7), 923 (2019).
- 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).
