Name: iridium oxide-reduced graphene oxide nanohybrid thin film modified screen-printed electrodes as disposable electrochemical paper microfluidic ph sensors
Uploaded: 2016-11-22T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors at Jo

עבודה זו נתמכה על ידי מענק מטעם ציוד מים ומדיניות (WEP) NSF תעשיה / אוניברסיטת שיתופית מרכז המחקר (I / UCRC). המחברים הם גם אסיר תודה על היילמאר ד וג&#39;נט וו Bruhn אחוות ולואי ואלזה תומסן ויסקונסין נכבדים בוגרת מלגת הניתן JY ב UW-Madison

1. μPAD והכנה Apparatus <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חריטת חריץ 500 מיקרומטר על בעל פלסטיק בתחתית לשכן SPE עם ABS או יריעת פלסטיק תואמת על ידי מכונת טחינה תלת ממדי (3D) ואת קצת טחינה אשר יש 1.6 מ&quot;מ בקוטר. החזק SPE ו μPAD במקומו במהלך בדיקה עם הבעל (איור 1 א)....

<ol>
	<li>Greenblatt, M., Shuk, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-state+humidity+sensors.">Solid-state humidity sensors.</a> Solid State Ionics. , 995-1000 (1996).</li><li>Nie, Z., Nijhuis, C. A., Gong, J., Chen, X., Kumachev, A., Martinez, A. W., Narovlyansky, M., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+sensing+in+paper-based+microfluidic+devices.">Electrochemical sensing in paper-based microfluidic devices.</a> Lab Chip. 10, 477-483 (2010).</li><li>Yang, J., Nam, Y. G., Lee, S. -. K., Kim, C. -. S., Koo, Y. -. M., Chang, W. -. J., Gunasekaran, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paper-fluidic+electrochemical+biosensing+platform+with+enzyme+paper+and+enzymeless+electrodes.">Paper-fluidic electrochemical biosensing platform with enzyme paper and enzymeless electrodes.</a> Sens. Actuators, B. 203, 44-53 (2014).</li><li>Delaney, J. L., Hogan, C. F., Tian, J., Shen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrogenerated+chemiluminescence+detection+in+paper-based+microfluidic+sensors.">Electrogenerated chemiluminescence detection in paper-based microfluidic sensors.</a> Anal. Chem. 83, 1300-1306 (2011).</li><li>Lankelma, J., Nie, Z., Carrilho, E., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paper-based+analytical+device+for+electrochemical+flow-injection+analysis+of+glucose+in+urine.">Paper-based analytical device for electrochemical flow-injection analysis of glucose in urine.</a> Anal. Chem. 84, 4147-4152 (2012).</li><li>Dossi, N., Toniolo, R., Pizzariello, A., Impellizzieri, F., Piccin, E., Bontempelli, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pencil-drawn+paper+supported+electrodes+as+simple+electrochemical+detectors+for+paper-based+fluidic+devices.">Pencil-drawn paper supported electrodes as simple electrochemical detectors for paper-based fluidic devices.</a> Electrophoresis. 34, 2085-2091 (2013).</li><li>Yang, J., Gunasekaran, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemically+reduced+graphene+oxide+sheets+for+use+in+high+performance+supercapacitors.">Electrochemically reduced graphene oxide sheets for use in high performance supercapacitors.</a> Carbon. 51, 36-44 (2013).</li><li>Yamanaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anodically+electrodeposited+iridium+oxide+films+(AEIROF)+from+Alkaline+Solutions+for+Electrochromic+Display+Devices.">Anodically electrodeposited iridium oxide films (AEIROF) from Alkaline Solutions for Electrochromic Display Devices.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 28, 632-637 (1989).</li><li>Yamanaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+electrochemical+behavior+of+anodically+electrodeposited+iridium+oxide+films+and+the+reliability+of+transmittance+variable+cells.">The electrochemical behavior of anodically electrodeposited iridium oxide films and the reliability of transmittance variable cells.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 30, 1285-1289 (1991).</li><li>Fog, A., Buck, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronic+semiconducting+oxides+as+pH+sensors.">Electronic semiconducting oxides as pH sensors.</a> Sens. &amp; Act. 5, 137-146 (1984).</li><li>Bezbaruah, A. N., Zhang, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+anodically+electrodeposited+iridium+oxide+film+pH+microelectrodes+for+microenvironmental+studies.">Fabrication of anodically electrodeposited iridium oxide film pH microelectrodes for microenvironmental studies.</a> Anal. Chem. 74, 5726-5733 (2002).</li><li>Marzouk, S. A. M., Ufer, S., Buck, R. P., Johnson, T. A., Dunlap, L. A., Cascio, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposited+iridium+oxide+pH+electrode+for+measurement+of+extracellular+myocardial+acidosis+during+acute+ischemia.">Electrodeposited iridium oxide pH electrode for measurement of extracellular myocardial acidosis during acute ischemia.</a> Anal. Chem. 70, 5054-5061 (1998).</li><li>Prats-Alfonso, E., Abad, L., Casa&#241;-Pastor, N., Gonzalo-Ruiz, J., Baldrich, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Iridium+oxide+pH+sensor+for+biomedical+applications.+Case+urea-urease+in+real+urine+samples.">Iridium oxide pH sensor for biomedical applications. Case urea-urease in real urine samples.</a> Biosens. Bioelectron. 39, 163-169 (2013).</li><li>Bitziou, E., O'Hare, D., Patel, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+detection+of+pH+changes+and+histamine+release+from+oxyntic+glands+in+isolated+stomach.">Simultaneous detection of pH changes and histamine release from oxyntic glands in isolated stomach.</a> Anal. Chem. 80, 8733-8740 (2008).</li></ol>

התקנת מכשיר חיישן pH עובד על ידי מדידת OCP בין האלקטרודות העבודה ועיון, שכן הוא משתנה באופן יחסי ללוגריתם השלילי של ריכוז H +. המדידות ניתן להשיג היא על ידי potentiostat מבוסס מעבדה כגון CHI 660D מטר pH פשוט בנוי על קרש חיתוך עם הק...

קביעת pH הוא נמצא בכל מקום במזון, פיזיולוגיים, מרפא ולימודי סביבה. שני הכלים הנפוצים ביותר לגילוי pH הם רצועות pH ו pH מטר. רצועות נייר ספוגות מולקולות אינדיקטור pH צבע-שינוי אבל הקריאה לפעמים היא מוגבלת בתחומי pH, סובייקטיבי וכמותיות עם סטיות מסוימות. מצד שני, מד pH מאובזר כמקובל עם אלקטרודות זכוכית יכול למדוד pH במדויק אל 0.01 רמה, ולהציג על ידי ממשק דיגיטלי למשתמש. pH מטר מבוסס מעבדה לא רק צריך טיפול מיוחד באספקת כיול, אלא גם אינו פועל היטב לקראת כרכי מדגם קטנים ולעתים קרובות דורש במכל נקי כמו מבחנה לבצע מדידות. למרות הרגישות, סלקטיביות ויציבותה, אלקטרודות זכוכית סובלות שגיאות חומצה / אלקליין, עכבה גבוהה, חוסר יציבות טמפרטורת 1 השבריריות מכאניות. לכן זה יתרון יש מערכת מדידת pH כי embodIES הדיוק של מד pH ואת היבטי פשטות ועלות של רצועות pH. תמיד יש צורך בטיפולי כלים כאלה בתנאי משאבים מוגבלים באזורים רבים מתפתחים בן ציוד מבוסס מעבדה יקר או מעבדות מסחריות הם מעבר להישג יד. כמו כן, התפקיד הגדל וההולך של פלטפורמות חישה באתר קלות לשימוש חדשות נדחף על ידי דרישה כזו לגילוי נקודת הטיפול. זיהוי אלקטרוכימי הוא פשוט, קל miniaturize משביעים רצון רגיש, כפי שהוכח על ידי הנהלת ה בעלות הנמוכה הממוסחרת ומערכות ניטור הגלוקוז שונות קיימים בשוק. כתוצאת חומר נקבובי אור, גמישים חד פעמי, נייר יכול להיות גם שונה המאפיין לשליטה, כגון גודל נקבובי שונה, קבוצות פונקציונליות, ושיעורי פתילה. כמו מצע נייר בקושי משפיע דיפוזיה אנליטי וזיהוי אלקטרוכימיים 2-4, שילוב של תקני fluidic נייר וטכניקות electroanalytical יש recently קיבל אינטרסים נרחבים. יתרון ברור של שילובים כאלה הוא הכמות הזעירה של נפח דגימה המשמשת למדידה אשר באופן פוטנציאלי יכולה למנוע הפרעות מן רטט הסעה במהלך מדידות. לדוגמא, רפידות microfluidic בדוגמת יושמו פתיל ולספק דגימות נוזלות לאזור חישה של ישויות כאמורות לגילוי של יונים של מתכות כבדות וגלוקוז 2,5. התקנים דומים באמצעות electrochemiluminescence נייר microfluidic הוקמו כדי להשיג NADH זיהוי 4. לאחרונה, מכשירי microfluidic נייר אלקטרוכימי פשוט יכולים להיבנות על זכוכית שקופית עם אלקטרודות עיפרון 6 או שימוש בנייר אנזים SPEs 3. חומר סרט דק nanohybrid המורכב IRO 2 ו RGO הוכן באמצעות גישת אלקטרוכימיים קלילה ויעילה. מצאנו כי על פני שטח פחמן graphitic SPE הסדירים ומחוספסים, electrodeposited anodically IRO 2 סרט דק לא יכוללהיות חלק ויציב ללא סיוע של RGO. IRO 2 וכתוצאה מכך -RGO SPE שולבה מכשיר microfluidic נייר אשר בדוגמת מחסומים הידרופובי עבור חישה pH. המכשיר התאסף הראה הופעות אנליטיים מצוינות חישת pH עם התנהגות סופר-Nernstian מעט. התוצאות הן להשוות מד pH מבוסס מעבדה קונבנציונלי עם אלקטרודות זכוכית. לבסוף, pH מטר מיניאטורי חסכוני נבנה על קרש חיתוך למדוד פתוח מעגל אות תוצר פוטנציאלי עם מודד דיגיטלי. המדידות של מד pH הנייד וקושרות היטב עם אלה של מטר pH המעבדה מסחרי.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Screen-printed electrodes</td>
			<td>Zensor</td>
			<td>TE100</td>
			<td>3-electrode integrated</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acrylonitrile butadiene styrene (ABS)&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethylsiloxane (PDMS) prepolymer and cross linker mixture</td>
			<td>Dow-Corning Co.</td>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td>10:1 mixture w/w</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Whatman No. 1 filter paper</td>
			<td>GE Healthcare co.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;3D milling system</td>
			<td>Roland DGA Co.</td>
			<td>iModela IM-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PDMS stamp and vacuum cover</td>
			<td>Roland DGA co.</td>
			<td>Sanmodur</td>
			<td>Synthetic resin tablet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hand-operated vacuum pump</td>
			<td>Cole-Parmer co.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrochemical workstation</td>
			<td>CH Instruments</td>
			<td>CHI 660D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LF356N operational amplifiers</td>
			<td>Texas Instruments Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;INA111 high speed field-effect transistor (FET)-input instrumentation amplifier</td>
			<td>Burr-Brown Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMM914 digital multimeter&#160;</td>
			<td>Tektronix Inc.</td>
			<td>70979101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>From Fisher or Sigma:</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#160;iridium tetrachloride (IrCl4)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50% (w/w) hydrogen peroxide (H2O2)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>oxalic acid dihydrate</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>potassium carbonate (K2CO3)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>phosphoric acid</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acetic acid&#160;</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>boric acid</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>sodium hydroxide (NaOH)</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Na2HPO4</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH2PO4</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

iridium oxide-reduced graphene oxide nanohybrid thin film modified screen-printed electrodes as disposable electrochemical paper microfluidic ph sensors

סינתזת אלקטרוכימי קלילה, לשליטה, זולה וירוקה של סרטי IRO 2 -graphene nanohybrid הדקים מפותחת לפברק חיישן pH קל לשימוש משולב נייר microfluidic אלקטרוכימיים עבור הגדרות משאב מוגבל. אם ניקח יתרונות משני מטרים pH ורצועות, פלטפורמת חישה pH מורכב micropad נייר מחסום בדוגמת הידרופובי (μPAD) באמצעות polydimethylsiloxane (PDMS), אלקטרודה מודפס מסך (SPE) שונה עם IRO 2 -graphene סרטים ועיצבו ניטריל גומי סינתטי בעל פלסטיק (ABS). רכיבה על אופניים פוטנציאל קתודית חוזרים הועסקו תחמוצת גרפן (GO) הפחתה אשר יכולה להסיר לחלוטין אלקטרוכימי קבוצות מחומצן יציבים וליצור שכבת דקת 2D ללא פגם הומוגנית גרפן עם יציבות מעולה מאפיינים אלקטרוניים. אחיד סרט חלקת IRO 2 בגודל גרגר ננו הוא electrodeposited anodically על סרט גרפן, ללא כלסדקים נצפים. האלקטרודה IRO 2 -RGO שהתקבלה הראתה מעט תגובות סופר-Nernstian מ pH 2-12 ב בריטון-רובינסון (BR) מאגרים עם ליניאריות טובים, היסטרזיס קטן, זמן תגובה נמוך שחזור מאגרים שונים, כמו גם רגישויות נמוכות כדי להתערב שונה מינים יוניים וחמצן מומס. מד pH דיגיטלי נייד פשוט הוא מפוברק, אות אשר נמדדת עם מודד, באמצעות מגבר מבצעי קלט עכבה גבוהה וסוללות צרכן. ערכי ה- pH נמדדו עם חיישני pH נייר-microfluidic אלקטרוכימיים הניידים היו עקביים עם אלו נמדדים באמצעות מד pH המעבדה מסחרי עם אלקטרודות זכוכית.

ההתקנה של מיקרופלואידיקה נייר בשילוב חיישן pH אלקטרוכימיים IRO 2 -RGO-SPE מוצג באיור 1 א. כרית מדוגם עם חסמי הידרופובי PDMS הושמה על החלק העליון של אזור החישה של IRO 2 -RGO-SPE אשר ממוקם על בעל פלסטיק ABS. אזור החישה של כרית נייר היה מתואם היטב עם ...

Watch this Scientific Journal Video about Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors at Jo

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

המחקר מדגים את הצמיחה של תחמוצת גרפן-מופחת תחמוצת אירידיום (IRO 2 -RGO) nanohybrid סרטים דקים על מצע פחמן מסך מודפס סדיר ומחוספס באמצעות סינתזה ירוקה אלקטרוכימיים, ויישומן כחיישן pH עם פלטפורמת נייר-fluidic בדוגמת .

תחמוצת-מופחת אירידיום גראפן אוקסיד Nanohybrid Thin Film אלקטרודות מסך מודפס שינויים, כפי שהם פנויים אלקטרוכימיות נייר Microfluidic pH חיישנים

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

סיליקון polycrystalline תאים סולאריים סרט דק עם plasmonic משופרת אור השמנה

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

Nanomoulding של חומרים תפקודיים, שיטה תכליתית משלימת תבנית שכפולה לnanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Picoinjection of Microfluidic Drops Without Metal Electrodes

Picoinjection של Microfluidic טיפות בלי אלקטרודות מתכת

Existing methods for picoinjecting reagents into microfluidic drops require metal electrodes integrated into the microfluidic chip. The integration of ...

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

סינתזה ואפיון של c-הציר הגבוה ZnO Thin Film ידי פלזמה משופרת מערכת הפקדת כימית החמקן וUV גלאי אור יישומה

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

הפחתה מושרה באור הנראה של גראפן אוקסיד שימוש Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

סינתזה וFunctionalization של חומרים ננו-גרפן 3D: הרכבות מאקרו Aerogels גראפן וגראפן

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

מרוכבים Nanostructured Ag-זאוליט כמו חיישנים לחים מבוססות הארה

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

Dynamics רקומבינציה ב חומרים פוטו סרט דק באמצעות מוליכות מיקרוגל זמן נפתרה

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים2 Se Cu (ב, Ga)

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...