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

Dette arbeidet ble støttet av et stipend fra Vannutstyr og personvern (WEP) NSF Industri / Universitetet Cooperative Research Center (I / UCRC). Forfatterne er også takknemlig til Hjalmar D. og Janet W. Bruhn Fellowship og Louis og Elsa Thomsen Wisconsin Distinguished Graduate Fellowship gitt til JY ved UW-Madison

1. μPAD og Apparatus Forberedelse <ol><li> Gravere et 500 um spor på den nederste plastholderen for å huse SPE med en ABS eller PC plastark av tre-dimensjonale (3D) Fres og fresekrone som har 1,6 mm diameter. Hold SPE og μPAD godt på plass under testing med innehaveren (figur 1A). </li><li> Gjør et stempel og en vakuumdekslet med syntetisk harpiks tablett eller kompatibel plast ark med konvekse og konkave mønstre, henholdsvis av 3D Fres, for å mønster hydrofobe PDMS barrierer på papir pads. ...

<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 PH-sensoren fungerer ved å måle OCP mellom arbeidselektroden og referanseelektroden, siden det endres proporsjonalt med den negative logaritme av H + -konsentrasjon. Målingene kan oppnås både ved en lab-basert potentiostat som CHI 660D og enkelt pH-meter bygget på brødfjel med lesing av multimeter. To forskjellige bærbare pH-meter ble bygget på samme måte på breadboards ved hjelp av to 9 V alkaliske batterier, et digitalt multimeter, som sy...

Fastsettelsen av pH er allestedsnærværende i mat, fysiologiske, medisinske og miljøfag. To mest vanlige verktøy for pH deteksjon er pH-strips og pH-meter. Strimler er impregnert med farge skiftende pH indikator molekyler, men lesingen er noen ganger begrenset i pH-områder, subjektive og semi-kvantitative med noen avvik. På den annen side kan et pH-meter på konvensjonell måte utstyrt med en glasselektrode pH måle nøyaktig til 0,01 nivå, og skjermen ved en digital-brukergrensesnitt. Lab-baserte pH meter trenger ikke bare spesiell omsorg i vedlikehold og kalibrering, men også fungerer ikke bra mot små prøvevolumer og krever ofte en ren beholder som et beger til å utføre målinger. På tross av sin sensitivitet, selektivitet og stabilitet, glasselektroder lider av syre / alkaliske feil, høy impedans, temperatursvingninger og mekanisk skjørhet en. Derfor er det fordelaktig å ha et pH-målesystem som utførelsesies nøyaktigheten av pH-meter og enkelhet og kostnads ​​aspekter ved pH-strimler. Det er alltid et udekket behov for slike verktøy under begrensede ressurser forhold i mange utviklingsland hvor dyrt lab-basert utstyr eller kommersielle laboratorier er uoverkommelig. Dessuten er den økende rollen nye lett-å-bruk på stedet sensorplattformer presset av en slik etterspørsel etter point-of-care gjenkjenning. Elektrokjemisk påvisning er enkel, lett å miniatyrisere og tilfredsstillende sensitive, som demonstrert av kommersialiserte lavkost SPE og forskjellige glukoseovervåkingssystemene på markedet. Som et lett, fleksibelt og disponibel porøst materiale, kan papiret også ha forskjellige styrbare egenskaper, slik som forskjellige porestørrelser, funksjonelle grupper, og veke priser. Som papir underlaget knapt påvirker analytten diffusjon og elektrokjemisk deteksjon 2-4, kombinasjon av papir-fluidic enheter og electroanalytical teknikker har recently mottatt omfattende interesser. En åpenbar fordel med slike kombinasjoner er den lille mengden av prøvevolumet brukes i målingen som potensielt kan unngå forstyrrelser av vibrasjon og konveksjon under målingene. For eksempel ble mønstret microfluidic pads brukes til veke og levere væskeprøver til sensing område av SPE for deteksjon av tungmetallioner og glukose 2,5. Lignende enheter ved hjelp av papir microfluidic elektrokjemiluminescens ble etablert for å oppnå NADH deteksjon fire. Flere nylig, kan enkle elektrokjemisk papir microfluidic enheter bygges på en glassplate med blyant elektroder 6 eller ved hjelp av enzymet papir og SPE tre. En nanohybrid tynt filmmateriale sammensatt av Iro 2 og RGO ble utarbeidet med en lettvint og effektiv elektro tilnærming. Vi fant at på uregelmessig og grov SPE grafittkarbon overflaten, kan ikke anodisk elektrolytisk Iro 2 tynn filmvære jevn og stabil uten hjelp av RGO. Den resulterende IRO 2 -RGO SPE ble integrert i en papir microfluidic enhet som har mønstrede hydrofobe barrierer for pH sensing. Den monterte enheten viste gode analytiske forestillinger i pH sensing med en litt super-Nernstian atferd. Resultatene kan sammenlignes med et konvensjonelt lab-basert pH-meter med glasselektroder. Til slutt ble kostnadseffektive miniatyriserte pH meter bygget på en brødfjel å måle åpen krets potensiell utgangssignal med et digitalt multimeter. Målingene av den bærbare pH-meter korrelerer godt med de til et kommersielt laboratorium pH-meter.

<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

En facile, kontrollerbar, billig og grønn elektrokjemisk syntese av Iro 2 -graphene nanohybrid tynne filmer er utviklet for å dikte en lett-å-bruke integrert papir microfluidic elektro pH sensor for ressursbegrenset innstillinger. Tar fordeler fra begge pH meter og strimler, pH sensing plattformen består av hydrofobe barriere-mønstrede papir micropad (μPAD) med polydimethylsiloxane (PDMS), silketrykk elektrode (SPE) modifisert med Iro 2 -graphene filmer og støpte akrylnitril-butadien-styren (ABS) plastholderen. Gjentatte katodisk potensial sykling ble ansatt for graphene oksid (GO) reduksjon som helt kan fjerne elektro ustabile oksygengrupper og generere en 2D feilfritt homogen graphene tynn film med utmerket stabilitet og elektroniske egenskaper. En ensartet og jevn Iro 2 film i nanoskala kornstørrelse er anodisk elektrolytisk på graphene film, uten noenobserverbare sprekker. Det resulterende IRO 2 -RGO elektrode viste noe super Nernstian svar fra pH 2-12 i Britton-Robinson (BR) buffere med god linearitet, liten hysterese, lav responstid og reproduserbarhet i forskjellige buffere, så vel som lav sensitivitet til forskjellige interfererende ioner og oppløst oksygen. En enkel bærbar digital pH-meter er fremstilt, hvis signal er målt med et multimeter, ved hjelp av høy inngangsimpedans-impedans operasjonsforsterker og forbruker batterier. PH-verdiene målt med de bærbare elektrokjemiske papirmikrofluid pH-sensorer var i samsvar med de som ble målt ved bruk av et kommersielt laboratorium pH-meter med en glasselektrode.

Oppsettet av den elektrokjemiske Iro 2 -RGO-SPE pH sensor som omfatter papir MicroFluidics er vist i figur 1A. Den mønstrede papir pad med PDMS hydrofobe barrierer ble plassert på toppen av sensorområdet Iro 2 -RGO-SPE som ligger på ABS plast holderen. Avfølingssonen av papir puten ble omhyggelig justert med elektrodeoverflate. En vandig metylenblått fargestoff oppløsning ble anvendt for å teste den mønstrede papirputen og som observert, bl...

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

Studien viser vekst av iridium oksid-redusert graphene oksid (IRO 2 -RGO) nanohybrid tynne filmer på uregelmessig og grov skjerm-trykt karbon underlaget gjennom en grønn elektrokjemisk syntese, og deres implementering som en pH-sensor med en mønstret papir-fluidic plattform .

Iridiumoksid-redusert Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modifiserte Screen-trykte elektroder som disponibel Elektrokjemisk papir microfluidic pH-sensorer

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

Polykrystallinsk silisium Thin-film solceller med plasmonic forbedret lys-fangst

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 av funksjonelle materialer, et allsidig Complementary Pattern Replication Metode for å 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 av Microfluidic Drops Uten metall elektroder

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

Syntese og karakterisering av høy c-aksen ZnO Thin Film etter Plasma Enhanced Chemical Vapor Nedfall System og dens UV Fotodetektor Application

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

Synlig lys indusert reduksjon i Graphene Oxide Bruke Plasmonic Nanopartikkel

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

Syntese og funksjon av 3D Nano-graphene Materialer: Graphene aerogels og Graphene Makro Assemblies

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

Nanostrukturerte Ag-zeolitt Composites som Luminescence-baserte Fuktighet sensorer

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

Rekombinasjon Dynamics i Thin-film Photovoltaic Materialer via Time-løst Mikrobølgeovn konduktivitet

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 Overvåking av akselerert ytelse degradering av solceller og moduler: en Case studie for Cu (i, Ga) Se2 solceller

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

Bulk og tynnfilm syntese av Compositionally Variant entropi-stabilisert oksider

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 ...