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

この作品は、水の機器と政策（WEP）NSF産業/大学共同研究センター（I / UCRC）からの助成金によってサポートされていました。著者らはまた、Hjalmar D.とジャネット・W・ブルーンフェローシップとルイに感謝しているとエルザトムセンウィスコンシン区別大学院フェローシップは、UWマディソンでJYに提供しました

1.μPADおよび装置の準備<ol><li>直径の1.6ミリメートルを持つ3次元（3D）フライス盤フライスビットによりABSまたは互換性のあるプラスチックシートでSPEを収容する下部プラスチックホルダー上に500μmの溝を刻みます。ホルダー（ 図1A）でのテスト中に所定の位置にしっかりとSPEとμPADを持ちます。 </li><li>紙パッド上のパターンの疎水性PDMS障壁に順に、3Dフライス盤によって、そ?...

<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>

デバイスのセットアップ それはH +濃度の負の対数に比例して変化するのでpHセンサは、作業と参照電極の間にOCPを測定することによって動作します。測定は、CHI 660Dおよびマルチメータによる読み取りとブレッドボード上に構築されたシンプルなpHメーターなどのラボベースのポテンショスタットの両方によって達成することができます。二つの異な...

pH値の決意は、食品、生理学的、医学的および環境的研究に遍在です。 pH値の検出のための二つの最も一般的なツールは、pHストリップおよびpHメーターです。紙ストリップは変色pH指示薬分子を含浸されているが、読み出しは、時々いくつかの偏差と主観的及び半定量的な、pH範囲が制限されます。一方、従来のガラス電極を備えたpH計は、デジタル・ユーザー・インターフェースによって正確に0.01度、およびディスプレイへのpHを測定することができます。ラボベースのpHメーターは、メンテナンスや校正に特別な注意を必要とするだけでなく、少量の試料に向けてうまく動作しませんし、多くの場合、このような測定を行うためのビーカーのようにきれいな容器を必要としないだけ。その感度、選択性および安定性にもかかわらず、ガラス電極は、酸/アルカリ誤差、ハイインピーダンス、温度不安定性および機械的脆弱1苦しみます。したがって、embod pH測定システムを有することが有利ですpH計及びpHストリップのシンプルさとコスト面の精度をIES。 高価な実験室ベースの機器や商業研究所は手が届かない多くの開発途上地域での限られた資源の条件の下でそのようなツールのための満たされていない必要性が常にあります。また、新しい使いやすいオンサイトセンシング・プラットフォームの役割が増大は、ポイント・オブ・ケアを検出するため、このような需要に押されて。市場での商品化、低コスト化SPEと様々なグルコース監視システムによって示されるように、電気化学的検出は、単純な小型化が容易で、十分に敏感です。光、柔軟使い捨て多孔質材料としては、紙はまた、異なる孔径、官能基、及び吸上げ率等の様々な制御可能な特性を有することができます。 紙基材はほとんど検体拡散及び電気化学的検出2-4影響を与えるように、紙流体デバイスと電気分析技術の組み合わせはrecentlを有しますyは広範な関心を受けました。このような組み合わせの見かけ上の利点は、潜在的に測定中の振動や対流からの干渉を防ぐことができ、測定に使用されるサンプル容量の小さな量です。例えば、パターニングされたマイクロ流体パッドはウィッキングおよび重金属イオンを検出するためのSPEの検出領域に液体試料を提供し、2,5をグルコースに適用しました。紙のマイクロ流体電気化学発光を用いて同様のデバイスは、NADH検出4を達成するために設立されました。より最近では、単純な電気化学紙マイクロ流体デバイスは、鉛筆電極6または酵素紙とSPE 3を用いてガラススライド上に構築することができます。 IrO 2とRGOからなるナノハイブリッド薄膜材料は、容易かつ効率的な電気化学的手法を用いて調製しました。私たちは、不規則なとラフSPEグラファイト炭素表面上のことを発見した、陽極電着のIrO 2薄膜はできませんRGOの助けを借りずに滑らかで安定しています。結果としてのIrO 2 -RGO SPEは、pH感知のための疎水性の障壁をパターン化した紙マイクロ流体デバイスに統合されました。組み立てられた装置は、わずかに超ネルンスト挙動を用いてpHセンシングに優れた分析性能を示しました。結果は、ガラス電極を備えた従来の実験室ベースのpH計に匹敵します。最後に、費用対効果の高い小型化のpHメーターは、デジタルマルチメータで開回路電位出力信号を測定するためにブレッドボード上に構築されました。ポータブルpH計の測定は、市販の実験室用pH計のものとよく相関します。

<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

IrO 2 -grapheneナノハイブリッド薄膜の、容易な制御可能な、安価で、緑の電気化学的合成は、リソースが制限された設定のための使いやすい統合紙マイクロ流体電気化学pHセンサを製造するために開発されています。 pHを感知プラットフォームはポリジメチルシロキサン（PDMS）を用いた疎水性バリアパターン化紙micropad（μPAD）から構成され、pH値メーターとストリップの両方の利点を取ること、のIrO 2 -grapheneフィルム成形アクリロニトリルブタジエンスチレンで変性されたスクリーン印刷電極（SPE） （ABS）プラスチックホルダー。繰り返しのカソード電位サイクリングは完全に優れた安定性と電子特性と2D欠陥のない均質なグラフェン薄膜を電気化学的に不安定な酸素基を除去し、生成することができますグラフェン酸化物（GO）削減のために使用しました。ナノスケールの粒径が均一で平滑なのIrO 2膜を陽極あらゆることなく、グラフェン膜の上に電着さ観察可能な亀裂。結果としてのIrO 2 -RGO電極は、ブリトン-ロビンソン（BR）の異なる干渉性に優れた直線性、小さなヒステリシス、低い応答時間と再現性異なる緩衝液中で、同様に低感度での緩衝液のpH 2-12からわずか超ネルンスト応答を示しましたイオン種、溶存酸素。シンプルなポータブルデジタルpHメーターは、高入力インピーダンスのオペアンプと消費者の電池を使用して、その信号マルチメータで測定され、製造されています。ポータブル電気紙マイクロ流体pHセンサで測定されたpH値は、ガラス電極を有する市販の実験室用pHメーターを用いて測定したものと一致しました。

電気化学のIrOの設定は、紙マイクロ流体工学を組み込んだ2 -RGO-SPEのpHセンサは、 図1Aに示されています。 PDMSの疎水性バリアでパターン化された紙パッドはABSプラスチックホルダー上に位置するのIrO 2 -RGO-SPEの感知領域の上に置きました。紙パッドの検知ゾーンを慎重に電極表面と整列させました。水性メチレンブルー染料溶液をパターン...

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

研究では、緑の電気化学的合成により不規則で粗いスクリーン印刷炭素基板上に酸化イリジウム還元酸化グラフェン（のIrO 2 -RGO）ナノハイブリッド薄膜の成長を実証し、パターン化された紙流体プラットフォームとpHセンサとしての実装。

使い捨て電気化学紙のマイクロ流体のpHセンサーとしてイリジウム酸化還元グラフェン酸化物ナノハイブリッド薄膜変更されたスクリーン印刷電極

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

プラズモニック·強化されたライトトラップによる多結晶シリコン薄膜太陽電池

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

機能材料のNanomoulding、ナノインプリントへ多目的相補パターンレプリケーション方法

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

マイクロ流体のPicoinjectionは金属電極がなければ削除します

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

プラズマによる高c軸ZnO薄膜の合成とキャラクタリゼーションは、化学気相堆積システムとそのUV光検出器アプリケーションを強化しました

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

プラズモニックナノ粒子を用いてグラフェン酸化物の可視光誘起削減

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

グラフェンエアロゲルとグラフェンマクロアセンブリ：3Dナノグラフェン材料の合成と機能化

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

発光ベースの湿度センサなどのナノ構造のAg-ゼオライト複合

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

時間分解マイクロ波伝導を介して、薄膜太陽電池材料での再結合ダイナミクス

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

その場で太陽電池とモジュールの加速劣化のモニタリング: Cu (In, Ga) Se2太陽電池に関するケーススタディ

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

バルクと組成バリエーション エントロピー安定化酸化物薄膜合成

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 ...