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

Эта работа была поддержана грантом от оборудования и политики (WEP) NSF Промышленность / университет Cooperative Research Center (I / UCRC) Вода. Авторы также благодарны Hjalmar Д. и Джанет В. Bruhn Объединении и Луи и Эльза Томсен Висконсин Отличаясь Graduate Fellowship предоставленного JY в UW-Madison

1. μPAD и устройство подготовки <ol><li> Гравировка паз на нижней пластиковым держателем 500 мкм для размещения SPE с ABS или совместимого пластикового листа с помощью трехмерной (3D) фрезерного станка и фрезерного бит, который имеет 1,6 мм в диаметре. Удерживая SPE и μPAD твердо на месте во время тест?...

<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>

Настройка устройства Датчик рН работает путем измерения OCP между электродами рабочей и обращение, поскольку оно изменяется пропорционально отрицательный логарифм концентрации H +. Измерения могут быть достигнуты как с помощью лабораторной основе потенц...

Определение рН является повсеместным в пищевых продуктах, физиологических, медицинских и экологических исследований. Два наиболее распространенных инструментов для обнаружения рН являются полоски рН и рН-метры. Бумажные ленты пропитаны изменяющих цвет молекул индикатора рН, но показания иногда ограничены в диапазоне рН, субъективны и полуколичественный с некоторыми отклонениями. С другой стороны, рН-метр, обычно оборудован стеклянным электродом может измерять рН точно до 0,01 уровне, и дисплей с помощью цифрового интерфейса пользователя. рН-метры Lab на основе не только нуждаются в особом уходе в обслуживании и калибровке, но и не работают хорошо на малые объемы проб и часто требуют чистый контейнер, такой как стакан для выполнения измерений. Несмотря на свою чувствительность, селективность и стабильность, стеклянные электроды страдают от кислоты / щелочных ошибок, высокий импеданс, нестабильность температуры и механической хрупкости 1. Поэтому желательно иметь систему измерения рН, что embodе годы точность рН-метра и простотой и стоимостных аспектов полос рН. Существует всегда неудовлетворенная потребность в таких инструментов в условиях ограниченных ресурсов во многих развивающихся регионах, где дорогая лаборатория на базе оборудования или коммерческих лабораторий по карману. Кроме того, повышение роли новых простых в использовании на месте зондирования платформ толкается таким требованием для обнаружения точки оказания медицинской помощи. Электрохимический обнаружение простой, легкий в миниатюризации и удовлетворительно чувствительны, как показали коммерциализированных КСН недорогих и различных систем мониторинга глюкозы на рынке. В качестве легкого, гибкого и одноразового использования пористого материала, бумаги может также иметь различные контролируемые характеристики, такие как различные размеры пор, функциональные группы, и впитыванию ставок. В качестве подложки бумаги едва влияет аналита диффузию и электрохимическим детектированием 2-4, сочетание бумажных жидкостный устройств и электроаналитических методов имеет recentlу получил обширные интересы. Несомненным преимуществом таких комбинаций является небольшое количество объема образца, используемый в измерении, которое потенциально может предотвратить помехи от вибрации и конвекции в процессе измерений. Например, узорчатые микрофлюидальные колодки были применены к фитилю и доставить жидких проб для чувствительной области КСН для обнаружения ионов тяжелых металлов и глюкоза 2,5. Подобные устройства , использующие бумаги микрожидкостных электрохемилюминесценции были созданы для выполнения обнаружения NADH 4. Совсем недавно, простые электрохимическая бумажные микрофлюидальные устройства могут быть построены на предметном стекле с карандашных электродами 6 или с использованием фермента бумаги и КСН 3. Наногибридный тонкопленочный материал , состоящий из IrO 2 и РГО был подготовлен с использованием легким и эффективным электрохимический подход. Мы обнаружили , что на неровной и шероховатой SPE графитовой поверхности углерода, анодно электроосаждается IrO 2 тонкая пленка не можетбыть гладкой и стабильной без помощи РГО. Полученный IrO 2 SPE -RGO был интегрирован в бумажный микрожидком устройство , которое узорной гидрофобные барьеры для зондирования рН. Собранное устройство показало отличные аналитические представления в зондировании рН с немного супер-Нернста поведения. Результаты сравнимы с обычным лабораторным на основе рН-метра со стеклянными электродами. И наконец, рентабельные м уменьшенных рН были построены на макете для измерения потенциала выходного сигнала холостого хода с помощью цифрового мультиметра. Измерения портативного рН-метра, хорошо коррелирует с результатами коммерческого метр лабораторный рН.

<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

Снисходительный, управляемый, недорогой и зеленый электрохимический синтез IrO 2 -graphene наногибридный тонких пленок разработана для изготовления простой в использовании интегрированный бумаги микрожидкостных электрохимический датчик рН для условиях ограниченных ресурсов. Принимая преимущества от обоих рН - метры и полос, платформа датчиков рН состоит из гидрофобного барьерного узором бумаги micropad (μPAD) с использованием полидиметилсилоксана (PDMS), трафаретной печати электрод (SPE) , модифицированный Иро 2 -graphene пленок и формованных Акрилонитрилбутадиенстирол (ABS) пластиковый держатель. Серийное катодный потенциал задействуя был использован для оксида графена (GO) сокращения, которое может полностью удалить электрохимически нестабильные кислородсодержащих групп и генерировать 2D бездефектной однородное графена тонкую пленку с превосходной стабильностью и электронными свойствами. Однородная и гладкая IrO 2 пленка в наноразмерных размером зерна анодно электроосаждается на пленке графена, без каких - либонаблюдаемые трещины. Полученный IrO 2 -RGO электрод показал слегка супер-Нернста реакции от рН 2-12 в буферах с хорошей линейностью, малый гистерезис, низкое время отклика и воспроизводимостью в различных буферных растворах , а также низкой чувствительностью к различным мешая Britton-Robinson (BR) ионных частиц и растворенного кислорода. Простой портативный цифровой измеритель pH изготовлен, сигнал которого измеряется с помощью мультиметра, с помощью высокого входного импеданса операционного усилителя и потребительских батарей. Значения рН, измеренные с помощью переносных датчиков рН электрохимических бумажных Микрожидкостных согласуются с измеренными с использованием коммерческого метр лабораторный рН со стеклянным электродом.

Установка электрохимического IrO 2 -RGO-SPE датчик рН , включающего бумаги микрофлюидики показан на рисунке 1А. Узорчатую бумагу подушечка с PDMS гидрофобными барьерами был помещен на верхней части чувствительной области от IrO 2 -RGO-SPE , которая расположена...

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

Исследование демонстрирует рост иридия оксида с пониженным содержанием оксида графена (МОБ 2 -RGO) наногибридный тонких пленок на нерегулярной и шероховатой сериграфированного углерода подложки через зеленый электрохимического синтеза, а также их реализацию в качестве датчика рН с узорной бумаги-жидкостный платформы ,

Iridium Оксид со сниженным Графен Оксид наногибридный тонка пленка Модифицированные сериграфированного электроды как Одноразовая Электрохимический бумаги микрожидком рН Датчики

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

Поликристаллического кремния тонкопленочные солнечные элементы с Плазмонных повышенной световой захвата

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 функциональных материалов, Универсальный дополнительный метод репликации Шаблон для 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 микрофлюидных Капли Без металлическими электродами

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

Синтез и характеристика высокого C-оси ZnO тонкой пленки по плазмостимулированного химического осаждения системы и ее УФ фотодетектор приложение

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

Видимый свет Индуцированные Снижение графеновых оксида Использование наночастиц Плазмонное

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

Синтез и Функционализация 3D нано-графена материалов: графена АЭРОГЕЛЕЙ и графена Макро Ассамблей

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

Наноструктурные Ag-цеолита композиты как люминесценция на основе датчиков влажности

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

Рекомбинация Динамика в тонкопленочных фотоэлектрических материалов с помощью времяразрешенные СВЧ проводимости

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

На месте Мониторинг производительности ускоренной деградации солнечных элементов и модулей: тематическое исследование для Cu (In, Ga) Se2 солнечных батарей

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

Массовая и тонкопленочных синтез композиционно вариант энтропия стабилизированный оксидов

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 ...