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बायोमार्कर का पता लगाने के लिए इलेक्ट्रोलाइट-गेटेड ग्राफीन फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर का विकास और कार्यात्मकता
Chapters
Summary February 1st, 2022
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वर्तमान प्रोटोकॉल इलेक्ट्रोलाइट-गेटेड ग्राफीन फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (EGGFET) बायोसेंसर के विकास और बायोमार्कर इम्युनोग्लोबुलिन जी (आईजीजी) का पता लगाने में इसके आवेदन को दर्शाता है।
Transcript
विधि प्रभावी ढंग से अंतर्निहित graphene जाली को संरक्षित करते हुए PMMA अवशेषों को हटा देता है। कार्यात्मक डिवाइस रक्त सीरम में आईजीजी एंटीबॉडी का पता लगाने में लगातार परिणाम दिखाता है। इसके अलावा, प्रोटोकॉल एक रियलटाइम, लेबल-मुक्त बायोसेंसिंग डिवाइस में सीवीडी ग्राफीन के कार्यान्वयन को सुनिश्चित करता है।
कदम बहुत सरल हैं और न्यूनतम प्रशिक्षण के साथ किया जा सकता है। डिवाइस उच्च चयनात्मकता, उच्च संवेदनशीलता, और अन्य biosensing उपकरणों पर realtime का पता लगाने प्रदान करता है एक scalpel का उपयोग कर आधे में एक तांबे के सब्सट्रेट पर graphene शीट काटने से शुरू करते हैं. एक स्पिनर गैस्केट पर graphene वर्ग के चार कोनों को ठीक करने के लिए गर्मी प्रतिरोधी टेप लागू होते हैं।
स्पिन पीएमएमए 495K A4 के 100 से 200 नैनोमीटर की एक पतली परत के साथ graphene की वर्ग शीट कोट, 10 सेकंड के लिए प्रति मिनट 500 घूर्णन पर कताई, और फिर 50 सेकंड के लिए प्रति मिनट 2, 000 rotations. फिर, नमूने को पांच मिनट के लिए 150 डिग्री सेल्सियस पर बेक करें। पांच मिनट के लिए 15 मानक घन सेंटीमीटर प्रति मिनट की दर प्रवाह का उपयोग करके 30 वाट पर ऑक्सीजन प्लाज्मा के साथ graphene के पीछे निकालें।
प्लाज्मा-उपचारित ग्राफीन वर्ग को डिवाइस निर्माण के लिए एक-सेंटीमीटर चौड़ाई और दो-सेंटीमीटर ऊंचाई के आयाम में काटें। पूर्व-साफ सिलिका सब्सट्रेट को लगभग चार सेंटीमीटर चौड़ाई और दो सेंटीमीटर ऊंचाई के साथ छोटे टुकड़ों में काटें। कमजोर पड़ने के बिना graphene etchant फेरिक क्लोराइड का उपयोग कर बंद तांबे को खोदना.
तांबे की तरफ नीचे और पीएमएमए पक्ष के साथ नमूना फ्लोट तरल etchant पर ऊपर. तांबे की नक़्क़ाशी के बाद, प्लाज्मा-उपचारित सब्सट्रेट का उपयोग करके ग्राफीन फिल्म को धीरे-धीरे उठाएं। हवा दो घंटे के लिए स्थानांतरित graphene फिल्म सूखी, तो एक गर्म प्लेट पर सेंकना.
पीएमएमए को हटाने के लिए, 70 डिग्री सेल्सियस पर एसीटोन वाष्प के साथ नमूने को गर्म करके शुरू करें, पीएमएमए पक्ष के साथ नीचे का सामना करने वाले चार मिनट के लिए एसीटोन वाष्प से लगभग दो सेंटीमीटर ऊपर नमूना रखकर। फिर, नमूना पांच मिनट के लिए एसीटोन में विसर्जित करें। विआयनीकृत पानी के साथ नमूने को सावधानी से धोएं।
अंत में, धीरे से नाइट्रोजन के साथ नमूने सूखी उड़ा. एसीटोन, आइसोप्रोपाइल अल्कोहल और विआयनीकृत पानी का उपयोग करके स्थानांतरित ग्राफीन के साथ सब्सट्रेट को धोएं। फिर, 30 मिनट के लिए 75 डिग्री सेल्सियस पर एक गर्म प्लेट पर सब्सट्रेट को बेक करें।
एक इलेक्ट्रॉन बीम बाष्पीकरणकर्ता का उपयोग करते हुए, ग्राफीन नमूने पर क्रमशः 5 और 45 नैनोमीटर मोटाई के निकल और सोने को जमा करें। इलेक्ट्रोड के पैटर्निंग के लिए मास्क ए का उपयोग करके पहली फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया लागू करें। स्पिन AZ 5214E सकारात्मक photoresist नमूने पर 2, 000 घूर्णन प्रति मिनट पर 45 सेकंड के लिए और एक मिनट के लिए 120 डिग्री सेल्सियस पर नमूने का इलाज.
पराबैंगनी बाढ़ जोखिम प्रणाली में नमूने जगह और यह प्रति वर्ग सेंटीमीटर 200 millijoules के तहत लगभग 10 सेकंड के लिए बेनकाब. लगभग दो मिनट के लिए एक photoresist डेवलपर AZ 300 MIF के साथ नमूना विकसित करें और फिर विआयनीकृत पानी के साथ कुल्ला। 10 सेकंड के लिए सोने की परत को खोदने के लिए एक सोने के etchant में नमूने विसर्जित, विआयनीकृत पानी के साथ कुल्ला, और 10 मिनट के लिए एसीटोन में विसर्जित करके शेष photoresist परत को हटाने।
एसीटोन, आइसोप्रोपाइल अल्कोहल और विआयनीकृत पानी का उपयोग करके, नमूने को धोएं, इसके बाद 30 मिनट के लिए 75 डिग्री सेल्सियस पर एक गर्म प्लेट पर बेकिंग करें। फिर, graphene चैनलों पैटर्न करने के लिए मुखौटा बी का उपयोग कर दूसरी photolithography प्रक्रिया लागू होते हैं। 10 सेकंड के लिए निकल परत को खोदने के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर निकेल etchant में नमूने को विसर्जित करें।
विआयनीकृत पानी के साथ कुल्ला और नाइट्रोजन का उपयोग कर सूखी उड़ा. प्लाज्मा एशर में नमूना जगह और ऑक्सीजन प्लाज्मा का उपयोग कर उजागर graphene को हटाने. बाद में, 10 मिनट के लिए एसीटोन में विसर्जित करके फोटोरेसिस्ट परत को हटा दें।
एसीटोन, आईपीए और विआयनीकृत पानी का उपयोग करके नमूने को धोएं और 30 मिनट के लिए 75 डिग्री सेल्सियस पर एक गर्म प्लेट पर बेक करें। सब्सट्रेट पर अंतर्निहित graphene की रक्षा करने के लिए passivation photoresist परत पैटर्न करने के लिए मुखौटा सी का उपयोग कर तीसरी photolithography प्रक्रिया लागू होते हैं। पहले उल्लिखित एक ही प्रक्रिया पैरामीटर का उपयोग करें, जिसमें सकारात्मक फोटोरेसिस्ट के साथ कताई, नमूने का इलाज करना और फोटोरेसिस्ट डेवलपर के साथ विकसित करना शामिल है।
बाद में, शेष निकल परत को हटाने के लिए 10 सेकंड के लिए 60 डिग्री सेल्सियस पर निकल etchant में नमूने को विसर्जित करें, और फिर विआयनीकृत पानी के साथ कुल्ला करें और नाइट्रोजन का उपयोग करके सूखा उड़ाएं। अंत में, नमूने को 30 मिनट के लिए 120 डिग्री सेल्सियस पर एक गर्म प्लेट पर बेक करें। प्रतिनिधि परिणाम रमन और परमाणु बल माइक्रोस्कोपी की विशेषता वाले स्थानांतरित सीवीडी ग्राफीन दिखाते हैं।
जी चोटी और रमन छवि के दो आयामी चोटियों अस्तित्व और स्थानांतरित monolayer graphene की गुणवत्ता के बारे में व्यापक जानकारी देते हैं। आंकड़ा ईईजी एफईटी बायोसेंसर को चांदी क्लोराइड संदर्भ इलेक्ट्रोड में एक मानक चांदी के साथ एकीकृत और नमूना युक्त करने के लिए अच्छी तरह से एक पॉलीडिमिथाइल सिलोक्सेन से पता चलता है। इसके अलावा, graphene चैनल का बढ़ा हुआ दृश्य जमीन, नाली, और स्रोत के लिए गेट इलेक्ट्रोड के लिए स्रोत इलेक्ट्रोड के लिए कनेक्शन को दर्शाता है।
PBASE, graphene के लिए एक व्यापक रूप से इस्तेमाल functionalization अभिकर्मक, graphene के विद्युत गुणों को नुकसान पहुंचाए बिना एक pi-pi बातचीत के माध्यम से graphene सतह पर अवशोषित किया जा सकता है। एक 5-प्राइम एमिनो-संशोधित IgG एपीटाइमर को PBASE में प्रतिक्रियाशील और hydroxy-6 cinnamide एस्टर के बीच एमाइड बॉन्ड लिंकेज द्वारा PBASE के साथ संयुग्मित किया जाता है, और IgG एपिटाइमर के 5-प्राइम छोर पर अमाइन समूह। गोजातीय सीरम एल्ब्यूमिन इनक्यूबेशन का उपयोग एकल-शक्ति पीबीएस के साथ डिवाइस को धोने के बाद शेष असंयुग्मित साइटों को अवरुद्ध करने के लिए किया गया था यह आंकड़ा विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट स्थितियों के तहत आईजीजी का पता लगाता है।
Graphene की गुणवत्ता इस डिवाइस के सबसे अच्छे प्रदर्शन के लिए कुंजी है। इसलिए प्लाज्मा नक़्क़ाशी के दौरान, यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि प्लाज्मा ग्राफीन के उपयोगी क्षेत्रों को नुकसान नहीं पहुंचाता है। इसके अलावा, पीएमएमए अवशेषों को एक स्वच्छ ग्राफीन सतह प्राप्त करने के लिए पूरी तरह से साफ करने की आवश्यकता होती है।
कार्यात्मक डिवाइस मानव आईजीजी एंटीबॉडी का पता लगाने में लगातार परिणाम दिखाता है, इसलिए प्रक्रिया का उपयोग इंटरफ़ेस इंटरैक्शन और बायोसेंसिंग का अध्ययन करने के लिए अन्य नैनोमैटेरियल्स के साथ उपकरणों के निर्माण के लिए संदर्भ के रूप में किया जा सकता है।
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