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

Questo lavoro è stato sostenuto da una sovvenzione della Cisterna e la politica (WEP) NSF Industria / Università Cooperative Research Center (I / UCRC). Gli autori sono anche grati al Hjalmar D. e Janet W. Bruhn Fellowship e Louis e Elsa Thomsen Wisconsin Distinguished Graduate Fellowship fornito JY a UW-Madison

1. μPAD ed apparato Preparation <ol><li> Incidere una scanalatura 500 micron sul supporto in plastica inferiore per alloggiare SPE con ABS o foglio di plastica compatibile dalla tridimensionale (3D) fresatrice e bit di fresatura, che ha 1,6 mm di diametro. Tenere SPE e μPAD saldamente in posizione durante il test con il supporto (Figura 1A). </li><li> Effettuare un timbro e un coperchio vuoto con tavoletta resina sintetica o foglio di plastica compatibile con i modelli convesse e concave, rispettiva...

<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>

Device Setup Il sensore pH funziona misurando la OCP tra gli elettrodi di lavoro e di riferimento, poiché varia proporzionalmente al logaritmo negativo della concentrazione di H +. Le misure possono essere raggiunte sia da un potenziostato laboratorio-based come CHI 660D e semplice pH-metro costruito sul tagliere con la lettura dal multimetro. Due diversi pH-metri portatili sono stati costruiti in modo simile a breadboards con due 9 V batterie alcaline, un multim...

La determinazione del pH è onnipresente nei prodotti alimentari, fisiologici, medicinali e studi ambientali. Due strumenti più comuni per la rilevazione del pH sono strisce di pH e pH-metri. strisce di carta sono impregnati con indicatore di pH molecole di variazione cromatica, ma la lettura è a volte limitata a intervalli di pH, soggettivo e semi-quantitativa con alcune deviazioni. D&#39;altra parte, un pHmetro convenzionalmente dotata di un elettrodo di vetro può misurare con precisione il pH a 0,01 livello e visualizzazione per un&#39;interfaccia digitale-utente. LABORATORIO DI pH-metri non solo hanno bisogno di particolare cura nella manutenzione e taratura, ma anche non funzionano bene nei confronti delle piccole volume di campione e spesso richiedono un contenitore pulito, come un bicchiere di eseguire misurazioni. Nonostante la sua sensibilità, selettività e stabilità, elettrodi di vetro soffrono di errori acidi / alcalini, alta impedenza, instabilità della temperatura e fragilità meccanica 1. Pertanto, è vantaggioso avere un sistema di misura di pH che embodiES la precisione del misuratore di pH e gli aspetti semplicità e costo di strisce di pH. C&#39;è sempre un bisogno insoddisfatto di tali strumenti in condizioni di risorse limitate in molte regioni in via di sviluppo dove costose apparecchiature di laboratorio-based o laboratori commerciali sono inaccessibili. Inoltre, il ruolo crescente di nuove piattaforme facili da usare in loco sensing è spinto da una tale domanda di rilevamento point-of-care. rilevazione elettrochimica è semplice, facile da miniaturizzare e soddisfacente sensibili, come dimostrato dalle SPE economici commercializzati e vari sistemi di monitoraggio del glucosio sul mercato. Come materiale poroso leggero, flessibile e getta, la carta può anche avere diverse caratteristiche controllabili, come differenti dimensioni dei pori, gruppi funzionali, e tassi di traspirazione. Come supporto cartaceo colpisce malapena diffusione analiti e la rilevazione elettrochimica 2-4, combinazione di dispositivi di carta-fluidici e tecniche elettroanalitiche ha recently ricevuto vasti interessi. Un apparente vantaggio di tali combinazioni è la piccola quantità di volume del campione utilizzato nella misurazione che può potenzialmente prevenire interferenze da vibrazioni e convezione durante le misurazioni. Per esempio, i rilievi microfluidica fantasia sono stati applicati per favorire e fornire campioni liquidi per area di rilevamento di SPE per il rilevamento di ioni di metalli pesanti e di glucosio 2,5. Dispositivi simili utilizzando carta ElettroChemiLuminescenza microfluidica sono stati stabiliti per raggiungere il rilevamento NADH 4. Più di recente, semplici dispositivi microfluidici carta elettrochimica può essere costruito su un vetrino con elettrodi matita 6 o utilizzando carta enzima e SPE 3. Un sottile materiale del film nanoibrido composto da iro 2 e RGO è stato preparato utilizzando un approccio elettrochimico facile ed efficiente. Abbiamo scoperto che sulla superficie di carbonio SPE grafite irregolare e ruvida, anodicamente elettrodepositato IRO 2 film sottile non si puòessere liscia e stabile senza l&#39;ausilio di RGO. La risultante Iro 2 -RGO SPE è stato integrato in un dispositivo microfluidica carta che ha modellato le barriere idrofobiche per il rilevamento del pH. Il dispositivo assemblato mostrato ottime prestazioni analitiche di rilevamento del pH con un comportamento un po &#39;super-Nernst. I risultati sono paragonabili ad un convenzionale laboratorio basato pHmetro con elettrodi di vetro. Infine, costo-efficacia dei misuratori di pH miniaturizzati sono stati costruiti su un tagliere per misurare il potenziale segnale di uscita a circuito aperto con un multimetro digitale. Le misurazioni del pH-metro portatile correla bene con quelli di un misuratore di laboratorio pH commerciale.

<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

Un facile, controllabile, poco costoso e verde sintesi elettrochimica di IRO 2 film sottili -graphene nanoibridi è stato sviluppato per realizzare un documento integrato microfluidica sensore pH elettrochimico facile da usare per risorse limitate. Prendendo vantaggi da entrambi i misuratori di pH e strisce, la piattaforma di pH di rilevamento è composta da idrofoba MicroPad carta barriera-fantasia (μPAD) utilizzando polidimetilsilossano (PDMS), l&#39;elettrodo serigrafata (SPE) modificato con Iro 2 -graphene film e modellato acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS) supporto di plastica. Ripetitivo potenziale ciclismo catodica è stato impiegato per l&#39;ossido di grafene di riduzione (GO) che può rimuovere completamente i gruppi ossigenati elettrochimica instabili e generare un 2D grafene omogeneo a film sottile senza difetti con ottime proprietà elettroniche e stabilità. Un uniforme e liscio pellicola Iro 2 a granulometria nanometrica è anodicamente elettrodeposizione sul film di grafene, senza alcunacrepe osservabili. IRO 2 -RGO elettrodo risultante ha mostrato risposte leggermente super-Nernst da pH 2-12 in Britton-Robinson (BR) buffer con buona linearità, piccola isteresi, basso tempo di risposta e riproducibilità in diversi tamponi, nonché bassa sensibilità alle diverse interfering specie ioniche e ossigeno disciolto. Un semplice pH-metro digitale portatile è fabbricato, il cui segnale viene misurato con un multimetro, utilizzando ad alta impedenza di ingresso-amplificatore operazionale e le batterie di consumo. I valori di pH misurati con i sensori di pH carta-microfluidica elettrochimici portatili sono stati coerenti con quelli misurati utilizzando un misuratore di laboratorio pH commerciale con un elettrodo di vetro.

L&#39;impostazione del elettrochimico iro 2 -RGO-SPE sensore pH incorporando microfluidica carta è mostrato nella Figura 1A. Il pad carta modellata con barriere idrofobiche PDMS è stato posto sulla parte superiore della zona di rilevamento di IRO 2 -RGO-SPE che si trova sul supporto in plastica ABS. La zona di rilevamento del blocco di carta è stato accuratamente allineato con superficie dell&#39;elettrodo. Una soluzione colorante blu di metilene...

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

Lo studio dimostra la crescita di iridio ossido-riduzione di ossido di grafene (IRO 2 -RGO) nanoibrido film sottili su substrato di carbonio serigrafato irregolare e ruvida, attraverso una sintesi elettrochimica verde, e la loro attuazione, come un sensore di pH con una piattaforma di carta-fluidica fantasia .

Grafene ossido nanoibrido film sottile elettrodi serigrafati Iridium ossido-riduzione modificato come usa e getta di carta elettrochimica microfluidici pH Sensori

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

Celle in silicio policristallino solari a film sottile con plasmoniche-enhanced Light-trapping

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

Ricerca

Ingegneria

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

Nanomoulding di materiali funzionali, un modello versatile complementare replica Metodo di nanoimprinting

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 di Microfluidic Gocce senza elettrodi in metallo

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

Sintesi e caratterizzazione di alta c-asse ZnO film sottile da potenziato a plasma Chemical Vapor Deposition del sistema e la sua applicazione Rilevatori UV

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

Luce visibile riduzione indotta di grafene ossido Usando nanoparticelle plasmoniche

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

Sintesi e funzionalizzazione di 3D Materials Nano-grafene: grafene Aerogels e grafene Assemblee Macro

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

Compositi nanostrutturati Ag-zeolite come Sensori di umidità a base di luminescenza

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

La ricombinazione Dynamics nel fotovoltaici a film sottile Materiali tramite risolta nel tempo Microonde Conducibilità

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

In Situ Monitoraggio del degrado prestazioni accelerate di celle e moduli solari: un caso di studio per le celle solari di Cu (In, Ga) Se2

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

Massa e sintesi di Film sottile di ossidi compositivamente varianti entropia-stabilizzato

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 ...