Name: development and functionalization of electrolyte-gated graphene field-effect transistor for biomarker detection
Uploaded: 2022-02-01T14:20:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Development and Functionalization of Electrolyte-Gated Graphene Field-Effect Transistor for Biomarker Detection at JoVE.com

실험은 웨스트 버지니아 대학에서 수행되었습니다. 우리는 장치 제조 및 재료 특성화를 위해 웨스트 버지니아 대학의 공유 연구 시설을 인정합니다. 이 연구는 그랜트 번호 (Grant No)의 미국 국립 과학 재단 (National Science Foundation)의 지원을 받았다. NSF1916894.

1. 그래핀의 화학기상증착 전사
<ol><li>가위를 사용하여 구리 기판 위에 그래핀 시트를 반으로 자릅니다 (2.5 cm x 5 cm). 내열성 테이프를 적용하여 그래핀 사각형의 네 모서리를 스피너 개스킷에 고정 시킵니다(재료 표 참조). 참고 : 구입 한 그래 핀의 치수는 5cm x 5cm 입니다 (재료 표 참조).</li>
	<li>그래핀 시트를 PMMA 495K A4의 박층(100-200 nm)으로 스핀 코팅하여 5...

<ol>
	<li>Saini, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+functionalization+of+graphene+and+application+in+electrochemical+biosensing.">Synthesis and functionalization of graphene and application in electrochemical biosensing.</a> Nanotechnology Reviews. 5 (4), 393-416 (2016).</li><li>Emtsev, K. V., Bostwick, A., Horn, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+wafer-size+graphene+layers+by+atmospheric+pressure+graphitization+of+silicon+carbide.">Towards wafer-size graphene layers by atmospheric pressure graphitization of silicon carbide.</a> Nature Materials. 8 (3), 203-207 (2009).</li><li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+delamination+of+CVD-grown+graphene+film:+Toward+the+recyclable+use+of+copper+catalyst.">Electrochemical delamination of CVD-grown graphene film: Toward the recyclable use of copper catalyst.</a> ACS Nano. 5 (12), 9927-9933 (2011).</li><li>Carvalho Fernandes, D. C., Lynch, D., Berry, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D-printed+graphene/polymer+structures+for+electron-tunneling+based+devices.">3D-printed graphene/polymer structures for electron-tunneling based devices.</a> Scientific Reports. 10 (1), 1-8 (2020).</li><li>Gao, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+growth+and+bubbling+transfer+of+graphene+with+millimetre-size+single-crystal+grains+using+platinum.">Repeated growth and bubbling transfer of graphene with millimetre-size single-crystal grains using platinum.</a> Nature Communications. 3, 699 (2012).</li><li>Singh, J., Rathi, A., Rawat, M., Gupta, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene:+From+synthesis+to+engineering+to+biosensor+applications.">Graphene: From synthesis to engineering to biosensor applications.</a> Frontiers of Materials Science. 12 (1), 1-20 (2018).</li><li>Randviir, E. P., Brownson, D. A. C., Banks, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+decade+of+graphene+research:+Production,+applications+and+outlook.">A decade of graphene research: Production, applications and outlook.</a> Materials Today. 17 (9), 426-432 (2014).</li><li>Suvarnaphaet, P., Pechprasarn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene-based+materials+for+biosensors:+A+review.">Graphene-based materials for biosensors: A review.</a> Sensors (Switzerland). 17 (10), 2161 (2017).</li><li>Li, X., Cai, W., An, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-area+synthesis+of+high-quality+and+uniform+graphene+films+on+copper+foils.">Large-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils.</a> Science. 324 (5932), 1312-1314 (2009).</li><li>Yu, Q., Lian, J., Siriponglert, S., Li, H., Chen, Y. P., Pei, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+segregated+on+Ni+surfaces+and+transferred+to+insulators.">Graphene segregated on Ni surfaces and transferred to insulators.</a> Applied Physics Letters. 93 (11), 113103 (2008).</li><li>Xu, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+synthesis+of+graphene+on+SiO2+substrates+by+chemical+vapor+deposition.">Direct synthesis of graphene on SiO2 substrates by chemical vapor deposition.</a> CrystEngComm. 15 (10), 1840-1844 (2013).</li><li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+synthesis+of+graphene+on+dielectric+surfaces+using+a+two-temperature+reactor+CVD+system.">Facile synthesis of graphene on dielectric surfaces using a two-temperature reactor CVD system.</a> Nanotechnology. 24 (39), 395603 (2013).</li><li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+formation+of+graphene-carbon+nanotubes+hybrid+on+SiO2+substrate+via+chemical+vapor+deposition.">Direct formation of graphene-carbon nanotubes hybrid on SiO2 substrate via chemical vapor deposition.</a> Science of Advanced Materials. 6 (2), 399-404 (2014).</li><li>Sun, J., Finklea, H. O., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+and+electrolytic+cleaning+of+poly(methyl+methacrylate)+residues+on+transferred+chemical+vapor+deposited+graphene.">Characterization and electrolytic cleaning of poly(methyl methacrylate) residues on transferred chemical vapor deposited graphene.</a> Nanotechnology. 28 (12), 125703 (2017).</li><li>Lin, Y. C., Lu, C. C., Yeh, C. H., Jin, C., Suenaga, K., Chiu, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+annealing:+How+clean+can+it+be.">Graphene annealing: How clean can it be.</a> Nano Letters. 12 (1), 414-419 (2012).</li><li>Pirkle, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+chemical+residues+on+the+physical+and+electrical+properties+of+chemical+vapor+deposited+graphene+transferred+to+SiO2.">The effect of chemical residues on the physical and electrical properties of chemical vapor deposited graphene transferred to SiO2.</a> Applied Physics Letters. 99 (12), 122108 (2011).</li><li>Chen, T. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+detection+of+DNA+hybridization+using+transistors+based+on+CVD+grown+graphene.">Label-free detection of DNA hybridization using transistors based on CVD grown graphene.</a> Biosensors and Bioelectronics. 41 (1), 103-109 (2013).</li><li>Xu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+growth+of+graphene+on+quartz+substrates+for+label-free+detection+of+adenosine+triphosphate.">Direct growth of graphene on quartz substrates for label-free detection of adenosine triphosphate.</a> Nanotechnology. 25 (16), 165702 (2014).</li><li>Dan, Y., Lu, Y., Kybert, N. J., Luo, Z., Johnson, A. 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=Intrinsic+response+of+graphene+vapor+sensors.">Intrinsic response of graphene vapor sensors.</a> Nano Letters. 9 (4), 1472-1475 (2009).</li><li>Zhang, A., Lieber, C. M. -. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-Bioelectronics.">Nano-Bioelectronics.</a> Chemical Reviews. 116 (1), 215-257 (2015).</li><li>Forsyth, R., Devadoss, A., Guy, O. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+Field+effect+transistors+for+biomedical+applications:+Current+status+and+future+prospects.">Graphene Field effect transistors for biomedical applications: Current status and future prospects.</a> Diagnostics (Basel). 7 (3), 45 (2017).</li><li>Dankerl, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+solution-gated+field-effect+transistor+array+for+sensing+applications.">Graphene solution-gated field-effect transistor array for sensing applications.</a> Advanced Functional Materials. 20 (18), 3117-3124 (2010).</li><li>He, Q., Wu, S., Yin, Z., Zhang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+-based+electronic+sensors.">Graphene -based electronic sensors.</a> Chemical Science. 3 (6), 1764-1772 (2012).</li><li>Sun, J., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix+effect+study+and+immunoassay+detection+using+electrolyte-gated+graphene+biosensor.">Matrix effect study and immunoassay detection using electrolyte-gated graphene biosensor.</a> Micromachines. 9 (4), 142 (2018).</li><li>Mohanty, N., Berry, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene-based+single-bacterium+resolution+biodevice+and+DNA+transistor:+Interfacing+graphene+derivatives+with+nanoscale+and+microscale+biocomponents.">Graphene-based single-bacterium resolution biodevice and DNA transistor: Interfacing graphene derivatives with nanoscale and microscale biocomponents.</a> Nano Letters. 8 (12), 4469-4476 (2008).</li><li>Ohno, Y., Maehashi, K., Yamashiro, Y., Matsumoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrolyte-gated+graphene+field-effect+transistors+for+detecting+pH+and+protein+adsorption.">Electrolyte-gated graphene field-effect transistors for detecting pH and protein adsorption.</a> Nano Letters. 9 (9), 3318-3322 (2009).</li><li>Huang, Y., Dong, X., Shi, Y., Li, C. M., Li, L. J., Chen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoelectronic+biosensors+based+on+CVD+grown+graphene.">Nanoelectronic biosensors based on CVD grown graphene.</a> Nanoscale. 2 (8), 1485-1488 (2010).</li><li>Jiang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+electrical+detection+of+nitric+oxide+in+biological+systems+with+sub-nanomolar+sensitivity.">Real-time electrical detection of nitric oxide in biological systems with sub-nanomolar sensitivity.</a> Nature Communications. 4 (1), 1-7 (2013).</li><li>Bai, Y., Xu, T., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene-based+biosensors+for+detection+of+biomarkers.">Graphene-based biosensors for detection of biomarkers.</a> Micromachines. 11 (1), 60 (2020).</li><li>Madou, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fundamentals of Microfabrication The Science of Miniaturization. 2nd ed. , (2002).</li><li>Xia, Y., 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=Soft+lithography.">Soft lithography.</a> Annual Review of Material Sciences. 28 (1), 153-184 (2003).</li><li>Wang, Y. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+studies+of+monolayer+graphene:+The+substrate+effect.">Raman studies of monolayer graphene: The substrate effect.</a> Journal of Physical Chemistry C. 112 (29), 10637-10640 (2008).</li><li>Betancur, V., Sun, J., Wu, N., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+lateral+flow+device+for+flow+control+with+blood+separation+and+biosensing.">Integrated lateral flow device for flow control with blood separation and biosensing.</a> Micromachines. 8 (12), 367 (2017).</li><li>Butt, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physics and Chemistry of Interfaces. 3rd ed. , (2003).</li><li>Sitko, R., Zawisza, B., Malicka, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+as+a+new+sorbent+in+analytical+chemistry.">Graphene as a new sorbent in analytical chemistry.</a> TrAC Trends in Analytical Chemistry. 51, 33-43 (2013).</li><li>Bai, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+for+energy+storage+and+conversion:+Synthesis+and+Interdisciplinary+applications.">Graphene for energy storage and conversion: Synthesis and Interdisciplinary applications.</a> Electrochemical Energy Reviews. 3 (2), 395-430 (2019).</li><li>Boretti, A., Al-Zubaidy, S., Vaclavikova, M., Al-Abri, M., Castelletto, S., Mikhalovsky, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Outlook+for+graphene-based+desalination+membranes.">Outlook for graphene-based desalination membranes.</a> npj Clean Water. 1 (1), 1-11 (2018).</li><li>Pumera, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphene+in+biosensing.">Graphene in biosensing.</a> Materials Today. 14 (7-8), 308-315 (2011).</li><li>Sun, J., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unique+constant+phase+element+behavior+of+the+electrolyte-graphene+interface.">Unique constant phase element behavior of the electrolyte-graphene interface.</a> Nanomaterials. 9 (7), 923 (2019).</li><li>Sun, J., Camilli, L., Caridad, J. M., Santos, J. E., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spontaneous+adsorption+of+ions+on+graphene+at+the+electrolyte-graphene+interface.">Spontaneous adsorption of ions on graphene at the electrolyte-graphene interface.</a> Applied Physics Letters. 117 (20), 203102 (2020).</li></ol>

구리 필름에 구입 한 CVD 그래핀은 다음 제조 단계에 적합한 크기로 트리밍해야합니다. 필름을 자르면 주름이 생길 수 있으므로 예방해야합니다. 제조 단계에서 제공되는 파라미터는 그래핀의 플라즈마 에칭을 위해 지칭될 수 있으며, 이들 수치는 상이한 계기를 사용할 때 변화될 수 있다. 에칭 된 샘플은 완전한 그래핀 에칭을 보장하기 위해 면밀히 모니터링하고 검사해야합니다. 아세톤, IPA 및 DI...

그래핀 및 그 유도체는 전자 장치 1,2, 감지 3,4,5, 에너지 저장 6,7 및 광촉매 1,6,8을 포함한 많은 응용 분야에 대해 조사되고 사용되었습니다. 고품질, 우수한 균일 성 및 낮은 결함 그래핀의 합성 및 제조는 고성능 및 고감도 장치에 중요합니다. 2009 년 화학 기상 증착 (CVD)의 개발 이후, 그것은 엄청난 약속을 보여 주었고 그래핀 제품군 9,10,11,12,13의 필수 구성원으로 자리 매김했습니다. 그것은 금속 기판 상에서 성장되고, 나중에 실용적인 용도를 위해, 절연 기판(14) 상으로 이송된다. 최근 CVD 그래핀을 전사하기 위해 여러 가지 전사 방법이 사용되고 있다. 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 보조 방법이 상이한 기술들 중에서 가장 많이 사용된다. 이 방법은 전사된 그래핀14,15의 대규모 능력, 저렴한 비용 및 높은 품질 때문에 산업 용도에 특히 매우 적합하다. 이 방법의 중요한 측면은 CVD 그래핀의 응용을 위한 PMMA 잔류물을 제거하는 것인데, 그 이유는 잔류물이 그래핀 14,15,16의 전자적 특성의 감소를 야기할 수 있고, 바이오센서의 감도 및 성능(17,18)에 영향을 미칠 수 있고, 상당한 장치 대 장치 변동(19)을 야기할 수 있기 때문이다.
나노 물질 기반 바이오 센서는 실리콘 나노 와이어 (SiNW), 탄소 나노 튜브 (CNT) 및 그래핀20을 포함하여 지난 수십 년 동안 크게 조사되었습니다. 단일 원자 층 구조와 독특한 특성으로 인해 그래핀은 우수한 전자 특성, 우수한 생체 적합성 및 용이한 기능화를 보여 주므로 바이오 센서14,21,22,23 개발에 매력적인 재료입니다. 고감도, 표준 구성 및 비용 효율적인 질량 생산성(21,24)과 같은 전계 효과 트랜지스터(FET) 특성으로 인해, FET는 다른 전자 기반 바이오센싱 장치보다 휴대용 및 POS(point-of-care) 구현에서 더 바람직하다. 전해질-게이팅된 그래핀 전계 효과 트랜지스터(EGGFET) 바이오센서는 언급된 FETs21,24의 예이다. EGGFET은 핵산 25, 단백질 24,26, 대사산물 27 및 기타 생물학적으로 관련된 분석물(28)과 같은 다양한 표적화 분석물을 검출할 수 있다. 여기에 언급된 기술은 다른 바이오센싱 장치(29)보다 더 높은 감도와 정확한 시간 검출을 제공하는 라벨이 없는 바이오센싱 나노전자 장치에서 CVD 그래핀의 구현을 보장한다.
이 연구에서는 CVD 그래핀을 절연 기판으로 옮기는 것을 포함하여 EGGFET 바이오 센서를 개발하고 바이오마커 검출을 위해 기능화하기 위한 전반적인 프로세스, 라만, 그리고 전사된 그래핀의 AFM 특성화가 입증된다. 또한, EGGFET의 제조 및 폴리디메틸실록산 (PDMS) 샘플 전달과의 통합, 바이오리셉터 기능화, 및 스파이크-및-회수 실험에 의한 혈청으로부터의 인간 면역글로불린 G (IgG)의 성공적인 검출이 또한 여기에서 논의된다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-pyreneutyric acid N- hydroxysuccinimide ester</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>457078-1G</td>
			<td>functionalization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Asylum MFP-3D Atomic Force Microscope</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td></td>
			<td>graphene characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ 300 MIF</td>
			<td>MicroChemicals</td>
			<td>AZ 300 MIF</td>
			<td>photoresist developer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AZ 300 MIF</td>
			<td>MicroChemicals</td>
			<td>AZ 300 MIF</td>
			<td>photoresist</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bovine Serum Albumin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>810014</td>
			<td>blocking</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Branson 1210 Sonicator</td>
			<td>SONITEK</td>
			<td></td>
			<td>sample cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Copper Etchant</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>667528-500ML</td>
			<td>removing copper film to release graphene</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dimethyl Sulfoxide (DMSO)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97063-136</td>
			<td>functionalization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Disposable Biopsy Punches, Integra Miltex</td>
			<td>VWR</td>
			<td>21909-144</td>
			<td>create well in PDMS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gold etchant</td>
			<td>Gold Etch, TFA, Transene</td>
			<td>658148</td>
			<td>enchant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphene</td>
			<td>Graphene supermarket</td>
			<td>2&#34; x 2&#34; sheet</td>
			<td>biosensing element of the device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IgG aptamer</td>
			<td>Base Pair Biotechnologies</td>
			<td>customized</td>
			<td>bioreceptor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Keithley 4200A-SCS Parameter Analyzer</td>
			<td>Tektronix</td>
			<td></td>
			<td>measurement and detection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KMG CR-6</td>
			<td>KMG chemicals</td>
			<td>64216</td>
			<td>Chromium etchant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kurt J. Lesker E-beam Evaporator</td>
			<td>Kurt J. Lesker</td>
			<td></td>
			<td>metal deposition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laurell Technologies 400 Spinners</td>
			<td>Laurell Technologies</td>
			<td>WS-400BZ-6NPP/LITE</td>
			<td>thin film coating</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>March PX-250 Plasma Asher</td>
			<td>March Instruments</td>
			<td></td>
			<td>sample cleaning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel etchant</td>
			<td>Nickel Etchant, TFB, Transene</td>
			<td>600016000</td>
			<td>etchant</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OAI Flood Exposure</td>
			<td>OAI</td>
			<td></td>
			<td>photolithography</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline (PBS)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>806552-500ML</td>
			<td>buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PMMA 495K A4</td>
			<td>MicroChemicals</td>
			<td>PMMA 495K A4</td>
			<td>Photoresist for assisting graphene transferring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polydimethylsiloxane (PDMS)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td>sample delivery well</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Renishaw InVia Raman Microscope</td>
			<td>Renishaw</td>
			<td></td>
			<td>graphene characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Hydroxide (NaOH)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>221465-25G</td>
			<td>functionalization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suss Microtech MA6 Mask Aligner</td>
			<td>Suss MicroTec</td>
			<td></td>
			<td>photolithography</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermo Scientific Cimarec Hotplate</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>SP131635</td>
			<td>sample and device Baking</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

development and functionalization of electrolyte-gated graphene field-effect transistor for biomarker detection

현재 연구에서 그래핀과 그 유도체는 전자 제품, 감지, 에너지 저장 및 광촉매를 포함한 많은 응용 분야에 조사되고 사용되었습니다. 고품질, 우수한 균일 성 및 낮은 결함 그래핀의 합성 및 제조는 고성능 및 고감도 장치에 중요합니다. 많은 합성 방법 중에서 그래핀 제조에 대한 선도적 인 접근 방식으로 간주되는 화학 기상 증착 (CVD)은 그래핀 층의 수를 제어하고 고품질 그래핀을 생산할 수 있습니다. CVD 그래핀은 실제 적용을 위해 성장되는 금속 기판에서 절연 기판으로 옮겨야합니다. 그러나 그래핀을 새로운 기판으로 분리하고 전달하는 것은 그래핀의 구조와 특성을 손상시키거나 영향을 미치지 않으면서 균일한 층을 만드는 데 어려움이 있다. 또한, 전해질 게이팅된 그래핀 전계 효과 트랜지스터(EGGFET)는 높은 감도와 표준 장치 구성으로 인해 다양한 생체분자 검출에서 광범위한 응용 분야에서 입증되었습니다. 이 기사에서는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)-보조 그래핀 전사 접근법, 그래핀 전계 효과 트랜지스터(GFET)의 제조 및 바이오마커 면역글로불린 G(IgG) 검출에 대해 설명한다. 라만 분광법 및 원자력 현미경을 적용하여 전사된 그래핀을 특성화하였다. 이 방법은 전자 또는 바이오 센싱 응용 제품을 위해 기본 그래핀 격자를 절연 기판 상에 보존하면서 깨끗하고 잔류물이 없는 그래핀을 이송하기 위한 실용적인 접근법으로 보여진다.

대표적인 결과는 각각 라만 및 AFM을 특징으로 하는 전사된 CVD 그래핀을 보여준다. 라만 이미지의 G 피크와 2D 피크는 전사된 단층 그래핀(32)의 존재 및 품질에 관한 포괄적인 정보를 제공한다(그림 1). 표준 리소그래피 공정(30,31)은 도 2에 도시된 바와 같이 GFET 장치를 제조하기 위해 적용되었다.</...

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Development and Functionalization of Electrolyte-Gated Graphene Field-Effect Transistor for Biomarker Detection

본 프로토콜은 전해질 게이팅된 그래핀 전계 효과 트랜지스터(EGGFET) 바이오센서의 개발 및 바이오마커 면역글로불린 G(IgG) 검출에서의 이의 응용을 입증한다.

바이오마커 검출을 위한 전해질 게이팅 그래핀 전계 효과 트랜지스터의 개발 및 기능화

In the current study, graphene and its derivatives have been investigated and used for many applications, including electronics, sensing, energy storage, ...

이 방법은 하부 그래핀 격자를 보존하면서 PMMA 잔류물을 효과적으로 제거한다. 기능적 장치는 혈액 혈청에서 IgG 항체를 검출하는데 있어서 일관된 결과를 나타낸다. 또한이 프로토콜은 라벨이없는 실시간 바이오 센싱 장치에서 CVD 그래핀의 구현을 보장합니다.단계는 매우 간단하며 최소한의 교육으로 수행 할 수 있습니다. 이 장치는 다른 바이오 센싱 장치에 비해 높은 선택성, 높은 감도 및 실시간 감지를 제공합니다 메스를 사용하여 구리 기판 위의 그래핀 시트를 반으로 절단하여 시작하십시오. 내열 테이프를 적용하여 그래핀 사각형의 네 모서리를 스피너 개스킷에 고정시킵니다.그래핀의 사각 시트를 PMMA 495K A4의 100 내지 200 나노미터의 얇은 층으로 스핀 코팅하고, 10초 동안 분당 500 회전으로 회전한 다음, 50초 동안 분당 2, 000 회전한다. 그런 다음 샘플을 섭씨 150도에서 5 분 동안 굽습니다. 5분 동안 분당 15 표준 입방 센티미터의 속도 흐름을 사용하여 30와트의 산소 플라즈마로 그래핀의 뒷면을 제거한다.플라즈마로 처리된 그래핀 사각형을 장치 제작을 위해 한 센티미터 너비와 두 센티미터 높이의 치수로 자릅니다. 미리 세척 된 실리카 기판을 대략 네 센티미터 너비와 두 센티미터 높이의 작은 조각으로 자릅니다. 희석하지 않고 염화제2철 그래핀 에천트를 사용하여 구리를 떼어내십시오.구리면을 아래로 향하게하고 PMMA 측면을 액체 에칭액에 올려 놓고 샘플을 떠 다니십시오. 구리 에칭 후, 플라즈마 처리된 기판을 사용하여 그래핀 필름을 천천히 들어올린다. 옮겨진 그래핀 필름을 두 시간 동안 공기 건조시킨 다음, 핫 플레이트에 굽는다.PMMA를 제거하려면 PMMA 측이 아래를 향하도록 네 분 동안 샘플을 아세톤 증기 위의 약 두 센티미터 위에 유지하여 섭씨 70도에서 아세톤 증기로 샘플을 예열하여 시작하십시오. 이어서, 샘플을 아세톤에 다섯 분 동안 침지시킨다. 조심스럽게 탈 이온수로 샘플을 씻으십시오.마지막으로, 샘플을 질소로 부드럽게 불어 건조시킵니다. 전사된 그래핀으로 기판을 아세톤, 이소프로필 알코올 및 탈이온수를 사용하여 세척한다. 그런 다음 기판을 섭씨 75도의 핫 플레이트에 30 분 동안 굽습니다.전자빔 증발기를 사용하여 각각 5 및 45 나노미터 두께의 니켈과 금을 그래핀 샘플에 증착한다. 전극의 패터닝을 위해 마스크 A를 사용하는 첫 번째 포토 리소그래피 공정을 적용하십시오. AZ 5214E 포지티브 포토레지스트를 분당 2, 000회 회전으로 45초 동안 시료에 회전시키고 샘플을 섭씨 120도에서 1분 동안 경화시킨다.샘플을 자외선 홍수 노출 시스템에 넣고 평방 센티미터 당 200 밀리 줄 아래에서 약 10 초 동안 노출시킵니다. 포토레지스트 현상제 AZ 300 MIF로 샘플을 약 두 분 동안 현상한 다음 탈이온수로 헹구십시오. 샘플을 금 에천트에 담그고 금층을 10초 동안 에칭하고, 탈이온수로 헹구고, 아세톤에 10분 동안 침지하여 나머지 포토레지스트층을 제거하였다.아세톤, 이소프로필 알코올 및 탈이온수를 사용하여, 샘플을 세척한 다음, 섭씨 75도의 핫플레이트 상에서 30분 동안 베이킹한다. 그런 다음 마스크 B를 사용한 두 번째 포토 리소그래피 공정을 적용하여 그래핀 채널을 패턴화합니다. 샘플을 섭씨 60도의 니켈 에칭액에 담그고 니켈 층을 10초 동안 에칭합니다.탈 이온수로 헹구고 질소를 사용하여 건조시킵니다. 샘플을 플라즈마 아셔에 넣고 산소 플라즈마를 사용하여 노출된 그래핀을 제거한다. 이후, 아세톤에 10분 동안 침지하여 포토레지스트층을 제거하였다.샘플을 아세톤, IPA 및 탈이온수를 사용하여 세척하고 섭씨 75도의 핫플레이트에서 30분 동안 굽는다. 마스크 C를 사용하는 세 번째 포토 리소그래피 공정을 적용하여 패시베이션 포토레지스트 층을 패턴화하여 기판 상의 하부 그래핀을 보호하십시오. 포지티브 포토레지스트로 방사하고, 샘플을 경화하고, 포토레지스트 현상제로 개발하는 것을 포함하여 앞서 언급한 것과 동일한 공정 파라미터를 사용하십시오.그런 다음 샘플을 섭씨 60도의 니켈 에천트에 10 초 동안 담그고 남은 니켈 층을 제거한 다음 탈이온수로 헹구고 질소를 사용하여 건조시킵니다. 마지막으로 샘플을 섭씨 120도의 핫 플레이트에서 30 분 동안 굽습니다. 대표적인 결과는 라만 및 원자력 현미경을 특징으로 하는 전사된 CVD 그래핀을 보여준다.라만 이미지의 G 피크와 이차원 피크는 전사 된 단층 그래핀의 존재와 품질에 관한 포괄적 인 정보를 제공합니다. 도면은 표준 은인 염화은 기준 전극 및 폴리디메틸실록산 샘플을 함유하기 위한 웰과 통합된 EEG FET 바이오센서를 보여준다. 또한, 그래핀 채널의 확대도는 소스에 대한 접지, 드레인, 및 게이트 전극에 대한 소스 전극으로의 연결을 입증한다.그래핀에 널리 사용되는 기능화 시약인 PBASE는 그래핀의 전기적 특성을 손상시키지 않으면서 파이-파이 상호작용을 통해 그래핀 표면에 흡수될 수 있다. 5-프라임 아미노-개질된 IgG 앱타머는 PBASE에서의 반응성 및 하이드록시-6 신나미드 에스테르 사이의 아미드 결합 결합에 의해, 및 IgG 앱타머의 5-프라임 말단 상의 아민기 사이의 아미드 결합에 의해 PBASE와 접합된다. 소 혈청 알부민 인큐베이션은 단일 강도 PBS로 장치를 헹구고 난 후 남은 비접합 부위를 차단하기 위해 사용하였고 도면은 상이한 전해질 조건하에서 IgG 검출을 보여준다.그래 핀의 품질은이 장치의 최상의 성능을 얻는 열쇠입니다. 따라서 플라즈마 에칭 동안, 플라즈마가 그래핀의 유용한 영역에 해를 끼치 지 않는다는 것을 보장해야합니다. 또한, PMMA 잔류물은 깨끗한 그래핀 표면을 얻기 위해 완전히 세척되어야 한다.기능적 장치는 인간 IgG 항체 검출에 일관된 결과를 보여주므로, 이 절차는 계면 상호작용 및 생체감지를 연구하기 위해 다른 나노물질과 함께 장치를 구축하기 위한 참조로 사용될 수 있다.

Research

JoVE Journal

Engineering

Synthesis and Functionalization of Nitrogen-doped Carbon Nanotube Cups with Gold Nanoparticles as Cork Stoppers

코르크 마개로 금 나노 입자와 질소 도핑 된 탄소 나노 튜브 컵의 합성과 기능화

Nitrogen-doped carbon  nanotubes consist of many cup-shaped graphitic compartments termed as  nitrogen-doped carbon nanotube cups (NCNCs).  These ...

연구

공학

Development of a 3D Graphene Electrode Dielectrophoretic Device

3D 그래 핀 전극 유전 영동 장치의 개발

The design and fabrication of a novel 3D electrode microdevice using 50 &#181;m thick graphene paper and 100 &#181;m double sided tape is described. The ...

Fabrication of Gate-tunable Graphene Devices for Scanning Tunneling Microscopy Studies with Coulomb Impurities

쿨롱 불순물 스캐닝 터널링 현미경 연구 게이트 - 조정 가능한 그래 핀 장치의 제작

Owing to its relativistic low-energy charge carriers, the interaction between graphene and various impurities leads to a wealth of new physics and degrees ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

플라즈몬 나노 입자를 사용하여 그래 핀 산화물의 가시 광선 유도 감소

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

합성 및 3D 나노 그래 핀 소재의 기능화 : 그래 핀 에어로젤과 그래 핀 매크로 어셈블리

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

Effect of Bending on the Electrical Characteristics of Flexible Organic Single Crystal-based Field-effect Transistors

유연한 유기 단결정 기반 전계 효과 트랜지스터의 전기적 특성에 영향 절곡

The charge transport in an organic semiconductor depends highly on the molecular packing in the crystal, which influences the electronic coupling ...

Atmospheric Pressure Fabrication of Large-Sized Single-Layer Rectangular SnSe Flakes

단일 레이어 사각형 SnSe 대형 조각의 대기압 제조

Tin selenide (SnSe) belongs to the family of layered metal chalcogenide materials with a buckled structure like phosphorene, and has shown potential for ...

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer (IBEX) for Radiomics

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer IBEX for Radiomics

지침 및 경험을 사용 하 여 이미징 바이오 마커 익스플로러 (아이 벡 스) Radiomics에 대 한

Imaging Biomarker Explorer (IBEX) is an open-source tool for medical imaging radiomics work. The purpose of this paper is to describe how to use IBEX's ...

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

Fabrication of Three-Dimensional Graphene-Based Polyhedrons via Origami-Like Self-Folding

3 차원 그래 핀 기반 Polyhedrons을 통해 종이 접기 같은 자체 접는의 제조

The assembly of two-dimensional (2D) graphene into three-dimensional (3D) polyhedral structures while preserving the graphene's excellent inherent ...

Preparation of Graphene Liquid Cells for the Observation of Lithium-ion Battery Material

그래 액체 셀 리튬-이온 배터리 재료의 관찰에 대 한 준비

In this work, we introduce the preparation of graphene liquid cells (GLCs), encapsulating both electrode materials and organic liquid electrolytes between ...