Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Organik elektrokimyasal transistörlerde sinerjik Nernst potansiyel etkisiyle ultra-düşük hidrojen peroksit tespiti

245 görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/70467

⸱

31 Mart 2026

 ,  ,  ,  ,  , 
1College of Integrated Circuits, Taiyuan University of Technology

Bu makalede

Özet

Burada, sinerjistik Nernst etkisine dayalı ultra düşük hidrojen peroksit algısı için bir protokol sunuyoruz. Bu protokol, üst üste katmanlı poli(3,4-etilenioksitiofen) bromotimol mavisi (PEDOT: BTB)/polistiren sülfonat (PEDOT: PSS) ve platin mikroelektrot (Pt) üretimini ve ayrıca inşa edilmiş H2O2 sensörünün optimal çalışma noktasının belirlenmesini kapsar.

Özet

Organik elektrokimyasal transistör (OECT) tabanlı sinergistik Nernst potansiyeli—hidrojen peroksit (H2O 2) katalize eden Pt kapı elektrodu ile bromotimol mavisi (BTB) molekülleri ile hidrojen iyonları arasındaki etkileşim (H2O2 katalizinin yan ürünü) aracılığıyla üretilir — H2O2'nin ultra düşük tespiti için 1,8 × 10-12 M'ye kadar kullanılır. 10-11 M'den 10-3 M'ye kadar geniş bir doğrusal algılama aralığına sahiptir. Bu potansiyelin oluşumu, optimal çalışma noktaları olarak bir kaynak-drenaj voltajı (VDS) ve −0.6 V olan bir kapı voltajı (VG) seçilerek ve yarı iletken kanal malzemesi olarak yığılmış katmanlı poli(3,4-etilenioksitiofen):bromotimol mavi/poli(3,4-etilenioksitiofen):p olisitiren sülfonat (PEDOT:BTB/PEDOT:PSS) benimsenerek belirlenir. Ayrıca, üst üste yığılmış katmanların taşıyıcı (de)doping yeteneğinin UV–vis spektroskopisi kullanılarak karakterize edilmesi, elektrokimyasal ölçümlerle optimal çalışma noktasının belirlenmesi ve oluşturulmuş OECT tabanlı H2O2 sensörünün algılama performansının tek aşamalı sabit voltajlı tarama kullanılarak değerlendirilmesi ile ilgili doğrulama sağlanır. Son olarak, OECT tabanlı H2O 2 sensörü, spin-kaplama ile yığılmış yarı iletken katmanların hazırlanması ve kaldırma işlemi ile magnetron sputtering ile mikroelektrodların üretilmesini içeren mikro-nano üretim süreciyle üretilir. Bu yöntem, enzim katalize edilmiş reaksiyonlar yoluyla analitlerin ultra-düşük tespit edilmesi için geniş bir yol açabilir.

Giriş

Hidrojen peroksit (H2O2), laktat oksidaz, glutamat oksidaz ve glukozoksidaz 1 aracılık ettiği birçok enzimle katalize edilmiş biyokimyasal reaksiyonun yaygın yan ürünüdür. Geniş bir fizyolojik ve patolojik süreçte yaygınvarlığı 2,3,4 olarak, insan sağlığı ve hastalık durumlarını anlamak için kritik bir biyomolekül haline gelir. Bu nedenle, ultra düşük konsantrasyonlarda H2O2'nin doğru tespiti, vücut koşulları hakkında kesin bilgiler elde etmek için gereklidir ve araştırmacılar arasında düşük tespit limiti (LOD) ile hassas tespit metodolojileri geliştirmeye büyük ilgi göstermektedir.

Spektroskopi, kromatografi ve kemilyünüminesans gibi geleneksel H2O2 tespityöntemleri 5,6, nicel analizin temelini oluşturmuştur ancak yaygın uygulanabilirliklerini engelleyen doğal sınırlamalara sahiptir. Bu teknikler genellikle hacimli ve pahalı cihazlara dayanır ve uzman profesyonel uzmanlık gerektirir; bu da yerinde, taşınabilir veya bakım noktasında tespit senaryoları için pratik değildir. Bu nedenle, yüksek hassasiyeti küçültme, düşük maliyet ve kullanım kolaylığı ile birleştiren alternatif tespit teknolojilerine acil bir ihtiyaç vardır.

Mikro-nano teknolojilerin ilerlemesiyle birlikte, organik elektrokimyasal transistörler (OECT'ler), küçültürleme, düşük çalışma voltajı, mükemmel sinyal yükseltme yeteneği ve biyouyumluluk gibi doğal avantajları sayesinde biyosensör uygulamaları için umut vadeden bir platform olarak ortayaçıkmıştır 7,8,9. OECT tabanlı sensörler, H2O2 algılama için giderek daha fazla araştırılmakta, öncelikle H2O2 hassasiyetli materyallerin mikroelektrotlara modifiye edilmesi ve algılama hassasiyetini artırmaya odaklanmaktadır. Örneğin, Cicoira ve ark.10, Pt kaynak, drenaj ve kapı malzemeleri olarak kullanıldığında doğrusal algılama aralığı 5μM'den 10 3 μM'ye ve düşük LOD 5 μM'ye sahip OECT tabanlı bir H2O 2 sensörü inşa etti. Guo ve ark.11, esnek bir poli (etilen tereftalat)(PET) alt tabakası ve transwell desteği üzerine bir OECT üretti. Cihaz, kapı elektrodu olarak karbon nanotüpler ve Pt nanopartikülleriyle modifiye edilmiş ekran baskılı karbon macun elektrotu, kanal malzemesi olarak PEDOT: PSS kullandı; 0,5-100 μM doğrusal algılama aralığı ve H2O2 için 0,2 μM LOD gösterdi. Qi ve ark.12, H2O2 için 0.001-100 μM doğrusal tespit aralığı ve 1 nM LOD gösteren donör-alıcı (D-A) tipi ambipolar tek organik karışık iyonik-elektronik iletken (OMIEC) polimer bazlı OECT rapor etti. Bahsedilen H2O2 sensörü, esas olarak kanal katmanının elektrokimyasal (de) doping durumunu düzenleyerek kanal katmanının elektrokimyasal (de) doping durumunu düzenleyebilecek H2O2 katalize ederek düşük LOD elde etti. Bu nedenle, bu alandaki önceki çalışmalar, daha fazla optimizasyon için sağlam bir teorik ve deneysel temel oluşturmuştur.

Bu çalışmanın temel amacı, elektrokimyasal sensörlerin performansının temel mekanizması olan Nernst potansiyelini daha fazla kullanarak son derece kontrol edilebilir ve hassas bir OECT tabanlı H2O 2 sensörü geliştirmektir. Bunu başarmak için, iki ana bileşeni içeren kaskad reaksiyona dayanan sinerjik bir Nernst potansiyelmekanizması 13 öneriyoruz: H2O2'yi elektrokatalize eden Pt tabanlı kapı elektrodları ve H2O2'nin yan ürünü olarak üretilen hidrojen iyonlarla etkileşime giren üst üste bir yarı iletken kanal tabakası (PEDOT: BTB/PEDOT: PSS) kataliz. Bu tasarım, köklü araştırmalara dayanır: zayıf asitler vebazlar 14 için iyi bilinen bir kimyasal gösterge olan bromotimol mavisi (BTB), önceki çalışmalarda pH algılama için OECT kapısı veya kanal katmanında PEDOT (PEDOT: BTB olarak) ile başarıyla entegre edilmiş ve yaklaşımımızın merkezinde yer alan kaskad reaksiyonunun uygulanabilirliğini doğrulamıştır.

Alternatif OECT tabanlı H₂O₂ tespit yöntemleriyle karşılaştırıldığında, sinerjik Nernst Potansiyel stratejimiz belirgin avantajlar sunar. Nernst potansiyeli üretmek için yalnızca Pt tabanlı kapı elektrotlarının katalitik aktivitesine dayanan geleneksel tasarımların aksine, yaklaşımımız bu katalitik süreci üst üste yığılmış kanal katmanının pH-teaklı davranışıyla birleştirerek kontrol edilebilirliğini artırır. Bu sinerji, sensörün hassasiyetini artırmakla kalmaz, aynı zamanda stabilitesini ve ayarlanabilirliğini de artırır ve mevcut OECT tabanlı sensörlerin temel sınırlamalarını giderir. Ayrıca, bu teknik, fonksiyonel malzemelerin ve yenilikçi reaksiyon mekanizmalarının entegrasyonunu vurgulayan OECT tabanlı biyosensörlemedeki daha geniş eğilimle uyumludur; bu eğilim, tespit performansının sınırlarını zorlamak için fonksiyonel malzemelerin entegrasyonunu vurgular.

Daha geniş elektrokimyasal tespitliteratürü bağlamında 15,16,17,18,19,20,21, OECT'ler zayıf elektrokimyasal sinyalleri güçlendirme yetenekleri sayesinde taşınabilir biyosenslemenin temel taşlarından biri haline gelmiş ve düşük konsantrasyonlu analiz tespiti için ideal olmuştur. Çalışmalarımız, Nernst potansiyeline dayalı mekanizmayı geliştirerek bu temele dayanıyor ve H2O2 tespiti için OECT performansının nasıl optimize edileceğine dair yeni bir bakış açısı sunuyor. Bu yöntemin uygulanabilirliğini düşünen okuyucular için, tasarımımız özellikle yüksek hassasiyet, taşınabilirlik ve kontrol edilebilirlik gerektiren senaryolar için uygundur; örneğin bakım noktası tanıları, in vitro izleme ve geleneksel yöntemlerin pratik olmadığı yerinde çevresel veya biyolojik örnek analizleri gibi. Yaklaşımımızın kavramsal çerçevesini ve avantajlarını netleştirerek, bu giriş okuyuculara bu yöntemin kendi özel uygulama ihtiyaçlarıyla uyumlu olup olmadığını değerlendirmek için gerekli bağlamı sağlar.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. Stacked PEDOT'UN ÜRETIMI VE KARAKTERIZASYONU: BTB/PEDOT: PSS yarı iletken filmi

  1. Numune hazırlama
    NOT: Tek katmanlı PEDOT: PSS'yi hazırlarken, Adım 1.1.1'i uygulayın. Üst üste katmanlı PEDOT: BTB/PEDOT: PSS hazırlanırken, 1.1.2. Adım gerçekleştirin.
    1. Tek katmanlı PEDOT: PSS'yi spin-kaplama ile hazırlayın.
      1. Ticari PEDOT: PSS çözümünü 0.45 μm filtre (polietersülfon PES) kullanarak filtreleyin.
      2. 884 μL filtrelenmiş PEDOT: PSS, 1 μL %0,1 wt% dodesilbenzen sülfonik asit (DBSA), 50 μL %5 wt% etilen glikol (EG) ve 5 μL %0,5 wt% 3-glisidoksipropiltrimetoksisilan (GOPS) alın ve bunları iyice karıştırarak karışık bir çözelti (yani PEDOT: PSS öncüsü) oluşturun.
      3. PEDOT: PSS öncülünü manyetik karıştırıcı ile gece boyunca karıştırın, ardından 5 dakika sonikasyon yapın
      4. PEDOT'u spin-coated yap: Kaynak ve tahliye elektrotlarını köprülemek için PSS yarı iletken filmi, 4200 rpm'de spin hızında, 200 rpm/s s-1 hızlandırılmış hızda ve 60 saniye bakım süresinde.
      5. Filmi 130 °C'de fırında 15 dakika pişirin, ardından 10 μL konsantre sülfürik asit (H2SO₄) filme pipetleyin ve fazla PSS alın.
      6. Filmi deiyonize suyla durulayın, ardından 130 °C'de 10 dakika pişirin.
    2. Üst üste katmanlı PEDOT: BTB/PEDOT: PSS elektrodeposyonla hazırlanın.
      1. 42 μL 10 mM 3,4-etilenioksitiofen (EDOT), 0,02496 g BTB, 40 mL 1 mM fosfat tampon çözeltisi (PBS) ve 0,4044 g potasyum nitrat (KNO3) içeren bir çözelti hazırlayın. Kırmızı bir çözelti elde edilene kadar 10 dakika karıştırıp çalkalayın.
      2. Elektrodepozit PEDOT: Çift potansiyatik elektrokimyasal iş istasyonunun döngüsel voltametri (CV) yöntemi kullanılarak spin kaplamalı PEDOT: PSS tabakasına BTB. Kaynak (S) ve boşaltma (D) elektrotlarını kısa devre yaparak onları çalışma elektrotları olarak kullanın, referans elektrot olarak doygun bir kalomel elektrot, karşı elektrot olarak bir Pt teli ve elektrolit olarak karışık sulu çözelti kullanın.
      3. Çalışma elektrotuna 0.1 V⋅s-1 tarama hızında 0,1 V⋅s-1 skan hızında 15 döngü boyunca 0 ila 1 V arasında elektrik potansiyeli uygulanır.
      4. Elektro biriktirilmiş kanalı deiyonize suyla temizleyin, ardından oda sıcaklığında kurutun.
  2. Taramalı elektron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), ultraviyole görünür (UV-vis) spektroskopisi ve elektrokimyasal karakterizasyon.
    1. Filmlerin morfolojik karakterizasyonunu SEM ve AFM kullanarak gerçekleştirin.
      1. Tek katmanlı ve üst üste yığılmış filmleri sırasıyla Au levhaya yerleştirin; Spin Coater kullanılarak 4200 rpm'de dönme hızı, 200 rpm'de hızlandırılmış hız s-1 ve bakım süresi 60 saniye.
      2. SEM'i, ikincil elektron modunda 1 kV ve 3 kV ivme gerilimlerinde çalıştırarak hazırlanmış üst üste katmanlı filmin yüzey ve kesit morfolojilerini gözlemleyin.
      3. Tek katmanlı filmi (kalınlığı 115 nm'nin altında) 40.000 × yüksek büyütme ile ölçün. Üst üste katmanlı filmi (toplam kalınlık 361 nm) 10.000 × ve 40.000 × gibi yüksek büyütmelerle ölçerek üst üste katmanlı filmin Au tabakasına elektrodepozisyonunu aydınlatın.
      4. Tek katmanlı ve üst üste katmanlı filmlerin yüzey pürüzlülüğü değişimlerini gözlemlemek için AFM'nin dokunuş modunu benimseyin.
      5. AFM tarama aralığını 5 μm × 5 μm olarak ayarlayın. 3D morfolojiyi kaydedin ve kök ortalama kare pürüzlülüğünü hesaplayın.
    2. Üst üste yığılmış katmanların fotoelektrokimyasal özelliklerini UV-vis spektroskopisi kullanarak karakterize edin. Dalga boyu aralığını 200 nm ile 800 nm arasında, optik çözünürlüğü 0.73 nm'ye, yarık boyutunu 10 μm'ye, entegrasyon süresini 11 ms'ye ve sıcaklık kontrolünü 20–30 °C'ye ayarlayın.
      1. Üst üste yığılmış tabakalı filmi indium kalay oksit (ITO) üzerine 4200 devir/dakika dönme hızında 60 saniye boyunca ve 200 devir/dakika hızlanmış s-1 hızla spin-kaplama yapın.
      2. Spektrofotometre hücresi için elektrolit olarak pH 3 ile pH 9 arasında pH tampon çözeltilerini iki mertebeli aralıklarla seçin ve modifiye edilmiş ITO elektrotunu ışık yoluna hizalanmış spektrofotometre hücresine yerleştirin.
      3. Spektrofotometre hücresine farklı pH değerlerine sahip 2 mL elektrolit çözeltilerini ardışık olarak ekleyip çıkarmak için mikro-enjeksiyon pompası kullanın.
      4. Her pH çözeltisinde üst üste yığılmış katman PEDOT: BTB/PEDOT: PSS'nin emilim spektrumlarını ölçün ve alın.
      5. Spektrofotometre hücresine bir Pt kablosu yerleştirin ve çift potansiyatik elektrokimyasal iş istasyonunun çalışma elektrotunu (WE) Pt kablosuna bağlayın. +0.6 V ve -0.6 V voltajlar uygulanır. Çift potansiyatik elektrokimyasal iş istasyonunun kontrol elektrotunu (CE) modifiye edilmiş ITO elektrotuna bağlayın.
      6. 0.1× PBS'de 34.39 ± 0.73 mS·cm-1 iletkenlikle H2O2 çözeltileri (10-11–10-3 M) hazırlanır. Modifiye edilmiş ITO elektrotunu spektrofotometre hücresine yerleştirin.
      7. Spektrofotometre hücresine farklı H2O2 konsantrasyonlarına sahip 2 mL elektrolit çözeltilerini ardışık olarak ekleyip çıkarmak için mikroenjeksiyon pompası kullanın.
      8. Farklı H2O2 çözeltilerinde biriktirilmiş katmanlı PEDOT: BTB/PEDOT: PSS'nin emilim spektrumlarını ölçmek ve elde etmek.
    3. Elektrokimyasal ölçüm kullanarak kapı çalışma noktalarını belirleyin.
      1. Farklı konsantrasyonlara sahip 20 mLH 2O2 çözeltisinde CV ölçümleri yapılabilir (0.1× PBS ile 10-3 M arasında değişen ve iki büyüklük aralıklarında 10-3 M ile 10-11 M arasında değişir) ve aynı iletkenliğe sahip 34.39 ± 0.73 mS cm-1.
      2. Çalışma elektrotu olarak bir Pt teli, Au tabakasında modifiye edilen tek katmanlı film karşı elektrot olarak, Ag/AgCl elektrot olarak referans elektrot olarak ve sırasıyla farklı konsantrasyonlu H2O2 çözeltileri elektrolit olarak kullanılır.
      3. Çalışma elektrotuna 0.1 V⋅s-1 tarama hızında -1 ila 1 V arasında elektrik potansiyeli uygulayın.
      4. Elektrolit voltajını (VE) 0.1 × PBS (1 mM PBS'ye eşdeğer) ile H2O2 karıştırmadan ölçün.
      5. Orijinal OECT sistemine başka bir Ag/AgCl elektrotu (kaynak, drenaj, Ag/AgCl kapı elektrotu ve üst üste katmanlı PEDOT: BTB/ PEDOT: PSS yarı iletken filmi dahil) dahil etmek ve orijinal OECT sistemindeki ek Ag/AgCl elektrot ile kaynak elektrotu elektriksel olarak kısa devre yapmak zorunda kalır.
      6. Ek Ag/AgCl elektrotuna bir osilograf bağlayın, 2 s ölçüm süresi ve 10 kHz frekans uygular ve VE'yi ölçür.
      7. V E'nin tarama spektrumlarını, farklı H2 O2 konsantrasyonlarında (iki büyüklük mertebesinde 10-11 M ile 10-3 M arasında değişen) 0,1 × PBS'de aynı iletkenlik ile 34,39 ± 0,73 mS cm-1 V V ±0,6 V ve V DS ile -0,6 V V ile aynı iletkenlik ile ölçün, sırasıyla bu konuda.
      8. Tarama spektrumlarının orta değerini elde edin ve V E'nin yarı-eşdeğer değeri olarak kullanın.

2. Geleneksel kalkış mikrofabrikatasyon sürecine dayalı olarak H2O 2 sensörünün hazırlanması

  1. Üç boyutlu (3D) Si alt tabakası (yani 3D silikon oksit tabakası) üzerinde 500 nm kalınlığında bir SiO2 yalıtım tabakası yetiştirin, ardından sırayla 5 dakika boyunca aseton, alkol ve deionize su ile ultrasonik işlem yapın. 1 dakika azot altında kurut.
  2. Spin Coater ile silikon oksit tabakasına negatif fotorezist ROL-7133 katmanı spin-coated yapın (Adım 1: dönüş hızı 500 rpm, zaman 25 s, ivme 100 rpm/s; Adım 2: dönme hızı 3.000 rpm, zaman 54 s, ivme 200 rpm/s; Adım 3: dönme hızı 4.000 rpm, zaman 6 s, ivme 1.000 rpm/s).
  3. Fotorezist kaplı silikon oksit alt tabakasını maskeye PET bant ile sabitleyin, ardından 90 saniye boyunca 110 °C sabit sıcaklıkta ısıtma platformuna yerleştirin.
  4. Fotomaske, litografi makinesinin litografi alanına düz yerleştirilin ve aşağıdaki litografi koşullarında fotolitografi desenleri yapın: ışık voltajı 0,65 V, zaman 6,5 saniye.
  5. Silikon oksit alt tabakasını tamamlanmış fotolitografi deseniyle birlikte AZ-400K geliştirici çözeltisine (stok çözeltisi: su = 1:4) yerleştirin, 60 saniyelik geliştirme süresi için. Çıkardıktan sonra deiyonize suyla iyice temizleyin, ardından azot gazıyla kurutun.
  6. Silikon oksit alt yüzeyine ardışık olarak 20 nm Ti tabakası ve 100 nm Au katmanını magnetron sputtering cihazı (güç 50 W, zaman 600 saniye) kullanarak püskürtün.
  7. Substratı asetonda 10 dakika bekletin, ardından fazla fotorezisti yıkayın.
  8. Hazırlanan mikroelektrot çiplerini deiyonize suyla 1 dakika durulayın, ardından 1 dakika azotla kurutun.
  9. Kanal geometrisi genişlik-uzunluk oranı 15:1 ve fotomaskede 4μm'lik kısa bir kanal tasarlayın
  10. Kapı elektrodunun konumunu hizalamak için ultraviyole lazer kesim makinesi kullanarak 1,2 mm uzunluğunda, 0,6 mm genişliğinde desen PET bant.
  11. Kapı elektrodun yüzeyine 100 nm Pt katmanını ardışık olarak bir magnetron sputtering cihazı kullanarak (güç 50 W, zaman 500 saniye) püskürtün.
  12. Kanalın konumunu hizalamak için ultraviyole lazer kesim makinesi kullanarak 60 μm uzunluğunda, 15 μm genişliğinde PET bant desen.
  13. Kanalı 1.1.1 ve 1.1.2. adımlara göre şekillendirin.

3. OECT tabanlı H2O 2 sensörünün üst üste PEDOT: BTB/PEDOT: PSS yarı iletken katmanıyla sensör performansını

NOT: OECT tabanlı H2O2 sensörünü +0.6 V sabit bir kapı voltajı altında ölçürken, 3.1. Adımı uygulayın. Sabit bir kapı voltajı altında -0.6 V ölçüm yaparken, 3.2. Adımı takip edin.

  1. +0.6 V sabit bir kapı voltajı altında farklı H2O2 konsantrasyonlarıyla çıkış akımı (IDS) değişimlerini ölçün.
    1. Kanal yüzeyinde farklı konsantrasyonlara sahip 20 μLH 2O 2 çözeltilerini (0.1× PBS ile 10-3 M'den 10-11 M'ye kadar iki büyüklük aralıklarında değişen) 34.39 ± 0.73 mS cm-1 iletkenliğe sahip sıralı olarak daldırın.
    2. H2O2 sensörünün kaynak, boşaltma ve kapı elektrotlarını sırasıyla çift portlu bir Kaynak Ölçeme bağlayın.
    3. V DS -0.6 V, V G +0.6 V, 40-150 saniyelik ölçüm süresi ile yarı-göreli denge çıktısı IDS ve tek aşamalı sabit voltaj modunda 10 saniye ölçüm süresi uygulanır.
    4. Bir sonraki H2O2 çözeltisini ölçmeden önce kanal yüzeyini deiyonize suyla durulayın.
    5. Sabit durum IDS değerini elde edin.
  2. I DS varyasyonlarını farklı H2O2 konsantrasyonlarıyla sabit bir kapı voltajı altında -0.6 V ölçün.
    1. Kanal yüzeyinde farklı konsantrasyonlara sahip (0.1× PBS ile 10-11 M arasında değişen iki derece aralıklarla 10±.1 M'den 10-11 M'ye kadar değişen) 20 μL H2O2 çözeltileri daldırın.
    2. H2O2 sensörünün kaynak, boşaltma ve kapı elektrotlarını sırasıyla çift portlu Source Meter'e bağlayın.
    3. V DS -0.6 V, V G -0.6 V, 40-150 saniye ölçüm süresi ile yarı-göreceli denge çıktısı IDS ve tek aşamalı sabit voltaj modunda 10 saniye ölçüm süresi uygulanır.
    4. Bir sonraki H2O2 çözeltisini ölçmeden önce kanal yüzeyini deiyonize suyla durulayın.
    5. Sabit durum IDS değerini elde edin.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Bu makale, başlangıçta üst üste katmanlı PEDOT: BTB/PEDOT: PSS kanal materyalini SEM, AFM, UV-vis spektroskopisi ve elektrokimyasal ölçüm kullanarak karakterize etmektedir. SEM ve AFM görüntüleri (Şekil 1 ve Şekil 2), 241 nm kalınlığında üst üste yığılmış katmanlı PEDOT: BTB/PEDOT: PSS'nin, 120 nm kalınlığındaki tek katmanlı PEDOT: PSS filminin nispeten düzgün yüzeyine kıyasla bol miktarda granül yapıya sahip ol...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Protokolün başarısı, her biri deneysel karakterizasyonla doğrulanan üç birbirine bağlı kritik adıma dayanır. İlk olarak, üst üste yığılmış kanal malzemesinin üretimi (Protokol 1.1) PEDOT üzerinde hassas kontrol gerektirir: PSS spin-kaplama (60 saniye 4200 rpm, ardından 130 °C'de pişirme) ve PEDOT: BTB elektrodeposiyonu (burada kısa devre PEDOT: PSS kanalı çalışma elektrotu olarak görev yapar ve 0,1 V s⁻1 tarama hızında 0 ila 1 V arasında elektrik potansiyeli d...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların açıklamak zorunda kalacak bir çıkar çatışması yoktur.

Teşekkürler

Bu araştırma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (52175542 ve 52203316), Shanxi Eyaleti Bilim ve Teknoloji İşbirliği ve Değişim Özel Projesi (No. 202304041101032), Shanxi Eyaleti'nde Seçilen Dönen Yurtdışındaki Profesyonellerin Bilimsel Faaliyetleri Fon Fonu (20240007), Çin Shanxi Burs Konseyi tarafından desteklenen Araştırma Projesi (No. 2024062), Shanxi Eyaleti Patent Dönüşümü Özel Programı (No. 202304012) tarafından desteklendi. Çin Doktora Sonrası Bilim Vakfı (No. 2024M762331), Shanxi Eyaleti Doğa Bilimleri Vakfı (No. 20210302123136 ve 202103021223068) ve Shanxi Eyaleti doktora inovasyon istasyonu (Xinzhou) bu araştırmayı destekledikleri için almıştır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
10 kez; Fosfat tamponlu tuzlu (PBS)Lanbolide Ticaret Şirketi, LtdP7209Saflık: ≥ 99%
3,4-etilen edioksitiofen (EDOT)Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ÇinE105649-25gSaflık: ≥ 99%
3-glisidoksipropiltrimetoksisilan (GOPS)Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ÇinG107576Saflık: ≥ 97%
GeliştiriciSuzhou Yancai Weina Teknoloji A.Ş., Ltd.AZ 400K
Bromothymol Blue (BTB)Sinopharm Group Kimyasal Reaktif Şirketi, Ltd.B801811-25gSaflık: ≥ 95%
Deionize suShanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ÇinW11942418.2 Mfigure-materials-1 cm 
Dijital mikroskopJaponya Olympus ŞirketiDSX1000Hazırlanmış OECT'nin kanalına kısa bir gözlem
Dodesil benzen sülfonik asit (DBSA)Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ÇinD106550Saflık: ≥ 90%
Çift potansiyatik elektrokimyasal çalışma istasyonuMetrohm AG, İsviçreVIONIC
Çift portlu SourceMeterTek Technology Co., LTDKeithley 2636B
Çift hedefli magnetron sıçramasıShenyang Kejing Otomasyon Ekipmanları Şirketi, Ltd.VTC-600-2HD
Etilen glikol (EG)Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd., ÇinE119700Saflık: ≥ 99.8%
Hidrojen peroksit (H2O2)Huize Biyokimyasal ŞirketiELSaflık: ≥ 35%
N-metil1-2-pirrolidon (NMP)Sigma-Aldrich (Şanghay) Ticaret Şirketi, Ltd.328634Saflık: ≥ 99.5%
Poli(3,4-etilenioksitiofen): polistiren sülfonat (PEDOT: PSS)Sigma-Aldrich (Şanghay) Ticaret Şirketi, Ltd.739332Saflık: ≥ 99.7%
Polietilen tereftalat (PET)Sigma-Aldrich (Şanghay) Ticaret Şirketi, Ltd.GF09063581
Potasyum nitrat (KNO3)Sinopharm Group Kimyasal Reaktif Şirketi, Ltd.10017218Saflık: ≥ 99.0%
FotorezistSuzhou Yancai Mikro-Nano Teknoloji Şirketi, Ltd.ROL-7133
Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM)Almanya Carl Zeiss ŞirketiGemini Sigma 300
Döner kaplamaJiangsu Leibo Bilimsel Enstrümanlar Şirketi, Ltd.EZ4
Sülfürik asit (H2SO4)Sinopharm Group Kimyasal Reaktif Şirketi, Ltd.1002160895.0-98.0%
Atomik Kuvvet Mikroskopisi (AFM)Amerika Birleşik Devletleri Bruker ŞirketiBruker Boyut İkonu
Ultraviyole lazer işaretleme makinesiŞanghay Cifang Elektrik Teknolojisi Şirketi, LtdRD-JW355
Ultraviyole görünür spektrofotometrik spektroskopi (UV-vis)Amerika Birleşik Devletleri Ocean Insight ŞirketiOCEAN-HDX-UV-VIS

Kaynaklar

  1. Chen, W., Cai, S., Ren, Q. Q., Wen, W., Zhao, Y. D. Recent advances in electrochemical sensing for hydrogen peroxide: A review. Analyst. 137 (1), 49-58 (2012).
  2. Zeng, Z. Y., et al. A bioinspired flexible sensor for electrochemical probing of dynamic redox disequilibrium in cancer cells. Adv. Sci. 10 (36), (2023).
  3. Riaz, M. A., Chen, Y. Electrodes and electrocatalysts for electrochemical hydrogen peroxide sensors: A review of design strategies. Nanoscale Horiz. 7 (5), 463-479 (2022).
  4. Pratsinis, A., et al. Enzyme-mimetic antioxidant luminescent nanoparticles for highly sensitive hydrogen peroxide biosensing. ACS Nano. 11 (12), 12210-12218 (2017).
  5. Yan, Y., et al. Metal-organic framework-based biosensor for detecting hydrogen peroxide in plants through color-to-thermal signal conversion. ACS Nano. , (2022).
  6. Liu, R. X., et al. Colorimetric two-dimensional photonic crystal biosensors for label-free detection of hydrogen peroxide. Sens. Actuators B. 354, (2022).
  7. Rivnay, J., et al. Organic electrochemical transistors. Nat. Rev. Mater. 3 (2), (2018).
  8. Liu, J., et al. Organic electrochemical transistor-based immuno-sensor using platinum loaded CeO2 nanosphere-carbon nanotube and zeolitic imidazolate framework-enzyme-metal polyphenol network. Biosens. Bioelectron. 230, (2023).
  9. Fu, Y., et al. Highly sensitive detection of protein biomarkers with organic electrochemical transistors. Adv. Mater. 29 (41), (2017).
  10. Cicoira, F., et al. Influence of device geometry on sensor characteristics of planar organic electrochemical transistors. Adv. Mater. 22 (9), 1012(2010).
  11. Guo, X., et al. Organic electrochemical transistor for in situ detection of H2O2 released from adherent cells and its application in evaluating the in vitro cytotoxicity of nanomaterial. Anal. Chem. 92 (1), 908-915 (2020).
  12. Qi, G. Y., et al. High-performance, single-component ambipolar organic electrochemical transistors with balanced N/P-type properties for inverter and biosensor applications. Adv. Funct. Mater. 35 (2), (2025).
  13. Wang, Z. Q., et al. Ultra-low LOD H2O2 sensor based on synergistic Nernst potential effect. Adv. Sci. 12 (26), (2025).
  14. Shen, H., et al. A wearable electrowetting on dielectrics sensor for real-time human sweat monitor by triboelectric field regulation. Adv. Funct. Mater. 32 (34), (2022).
  15. Zhang, Y. Y., et al. Highly sensitive graphene-Pt nanocomposites amperometric biosensor and its application in living cell H2O2 detection. Anal. Chem. 86 (19), 9459-9465 (2014).
  16. Xie, F. Y., Cao, X. Q., Qu, F. L., Asiri, A. M., Sun, X. P. Cobalt nitride nanowire array as an efficient electrochemical sensor for glucose and H2O2 detection. Sens. Actuators B. 255, 1254-1261 (2018).
  17. Ke, X. L., et al. Fabrication of Pt-ZnO composite nanotube modified electrodes for the detection of H2O2. J. Electroanal. Chem. 817, 176-183 (2018).
  18. Sun, Y. J., et al. Graphene/intermetallic PtPb nanoplates composites for boosting electrochemical detection of H2O2 released from cells. Anal. Chem. 89 (6), 3761-3767 (2017).
  19. Yuan, J., et al. Cobalt-based layered double hydroxide nanosheet-supported AuNPs for high performance electrochemical H2O2 detection. Appl. Surf. Sci. 630, (2023).
  20. Wu, X. Y., et al. Fiber-shaped organic electrochemical transistors for biochemical detections with high sensitivity and stability. Sci. China Chem. 63 (9), 1281-1288 (2020).
  21. Liu, J. W., et al. Organic electrochemical transistor-based immuno-sensor using platinum loaded CeO2 nanosphere-carbon nanotube and zeolitic imidazolate framework-enzyme-metal polyphenol network. Biosens. Bioelectron. 230, (2023).
  22. Balu, S., Palanisamy, S., Velusamy, V., Yang, T. C. K. Sonochemical synthesis of gum guar biopolymer stabilized copper oxide on exfoliated graphite: Application for enhanced electrochemical detection of H2O2 in milk and pharmaceutical samples. Ultrason. Sonochem. 56, 254-263 (2019).
  23. Abbas, M. E., Luo, W., Zhu, L. H., Zou, J., Tang, H. Q. Fluorometric determination of hydrogen peroxide in milk by using a fenton reaction system. Food Chem. 120 (1), 327-331 (2010).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Pt Kap ElektroduBromotimol MavisiPEDOT PSSUV Vis SpektroskopisiElektrokimyasal l mlerSpin KaplamaMagnetron S ratma
Bize ulaşın
Kütüphaneye tavsiye et

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Telif hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.