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

Deneyler West Virginia Üniversitesi'nde yapıldı. West Virginia Üniversitesi'ndeki Paylaşılan Araştırma Tesisleri'ne cihaz üretimi ve malzeme karakterizasyonu için teşekkür ederiz. Bu çalışma ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından Hibe No altında desteklenmiştir. NSF1916894.

1. Grafenin kimyasal buhar birikiminin aktarılması
<ol><li>Makas kullanarak grafen tabakayı bakır bir substrat üzerinde ikiye (2,5 cm x 5 cm) kesin. Grafen karesinin dört köşesini bir eğirici conta üzerine sabitlemek için ısıya dayanıklı bant uygulayın (bkz. NOT: Satın alınan grafen 5 cm x 5 cm boyutlarındadır (bkz.</li>
	<li>Grafen levhasını, 10 s için 500 rpm'de ve daha sonra 50 s için 2000 rpm'de dönen ince bir PMMA 495K A4 tabakası (100...

<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>

Bakır film üzerinde satın alınan CVD grafeninin, aşağıdaki imalat adımları için doğru boyuta kesilmesi gerekir. Filmlerin kesilmesi, önlenmesi gereken kırışıklıklara neden olabilir. İmalat adımında sağlanan parametreler, grafenin plazma aşındırılması için kullanılabilir ve bu sayılar farklı aletler kullanıldığında değiştirilebilir. Kazınmış numune, tam grafen aşındırma sağlamak için yakından izlenmeli ve denetlenmelidir. 5 dakika boyunca aseton, IPA ve DI suyunda sonikasyon, D...

Grafen ve türevleri, elektronik 1,2, algılama 3,4,5, enerji depolama 6,7 ve fotokataliz 1,6,8 dahil olmak üzere birçok uygulama için araştırıldı ve kullanıldı. Yüksek kalite, iyi homojenlik ve düşük kusurlu grafenin sentezi ve üretimi, yüksek performanslı ve son derece hassas cihazlar için kritik öneme sahiptir. 2009 yılında Kimyasal buhar biriktirme (CVD) geliştirilmesinden bu yana, muazzam bir umut vaat etti vegrafen ailesinin 9,10,11,12,13 temel bir üyesi olarak yerini aldı. Metal bir substrat üzerinde yetiştirilir ve daha sonra pratik kullanımlar için yalıtım substratları14'e aktarılır. Son zamanlarda CVD grafenini transfer etmek için çeşitli transfer yöntemleri kullanılmıştır. Poli (metil metakrilat) (PMMA) destekli yöntem, farklı teknikler arasında en çok kullanılanıdır. Bu yöntem, büyük ölçekli kapasitesi, düşük maliyeti ve aktarılan grafenin yüksek kalitesi nedeniyle endüstriyel kullanım için özellikle uygundur14,15. Bu yöntemin kritik yönü, CVD grafeninin uygulamaları için PMMA kalıntısından kurtulmaktır, çünkü kalıntılar grafen14,15,16'nın elektronik özelliklerinin azalmasına neden olabilir, biyosensörlerin duyarlılığı ve performansı üzerinde bir etkiye neden olabilir 17,18 ve önemli cihazdan cihaza varyasyonlar yaratabilir 19.
Nanomalzeme bazlı biyosensörler, silikon nanotel (SiNW), karbon nanotüp (CNT) ve grafen20 dahil olmak üzere son yıllarda önemli ölçüde araştırılmıştır. Tek atom katmanlı yapısı ve ayırt edici özellikleri nedeniyle, grafen üstün elektronik özellikler, iyi biyouyumluluk ve kolay işlevsellik gösterir ve bu da onu biyosensörlerin geliştirilmesi için çekici bir malzeme haline getirir 14,21,22,23. Yüksek hassasiyet, standart konfigürasyon ve uygun maliyetli kütle üretilebilirliği21,24 gibi alan etkili transistörler (FET) özellikleri nedeniyle, FET taşınabilir ve bakım noktası uygulamalarında diğer elektronik tabanlı biyosensing cihazlarına göre daha fazla tercih edilmektedir. Elektrolit kapılı grafen alan etkili transistör (EGGFET) biyosensörleri, belirtilen FET'lerin21,24'üne örnektir. EGGFET, nükleik asitler 25, proteinler 24,26, metabolitler 27 ve diğer biyolojik olarak ilgili analitler 28 gibi çeşitli hedefleme analitlerini tespit edebilir. Burada bahsedilen teknik, CVD grafeninin, diğer biyo-algılama cihazlarına göre daha yüksek hassasiyet ve doğru zaman tespiti sunan etiketsiz bir biyo-algılama nanoelektronik cihazında uygulanmasını sağlar29.
Bu çalışmada, CVD grafeninin bir yalıtım substratına, Raman'a ve aktarılan grafenin AFM karakterizasyonlarına aktarılması da dahil olmak üzere, bir EGGFET biyosensörü geliştirmek ve biyobelirteç tespiti için işlevselleştirmek için genel bir süreç gösterilmiştir. Ayrıca, EGGFET'in imalatı ve polidimetilsiloksan (PDMS) numune dağıtımı ile entegrasyon, biyoreseptör fonksiyonelleştirmesi ve insan immünoglobulin G'nin (IgG) serumdan spike ve geri kazanım deneyleri ile başarılı bir şekilde saptanması da burada tartışılmaktadır.

<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

Mevcut çalışmada, grafen ve türevleri araştırıldı ve elektronik, algılama, enerji depolama ve fotokataliz dahil olmak üzere birçok uygulama için kullanıldı. Yüksek kalite, iyi homojenlik ve düşük kusurlu grafenin sentezi ve üretimi, yüksek performanslı ve son derece hassas cihazlar için kritik öneme sahiptir. Birçok sentez yöntemi arasında, grafen üretiminde önde gelen bir yaklaşım olarak kabul edilen kimyasal buhar biriktirme (CVD), grafen katmanlarının sayısını kontrol edebilir ve yüksek kaliteli grafen verebilir. CVD grafeninin, pratik uygulamalar için üzerinde yetiştirildiği metal substratlardan yalıtım substratlarına aktarılması gerekir. Bununla birlikte, grafenin yeni substratlara ayrılması ve aktarılması, grafenin yapılarına ve özelliklerine zarar vermeden veya etkilemeden düzgün bir tabaka için zordur. Ek olarak, elektrolit kapılı grafen alan etkili transistör (EGGFET), yüksek hassasiyeti ve standart cihaz konfigürasyonu nedeniyle çeşitli biyomoleküler algılamalardaki geniş uygulamaları için gösterilmiştir. Bu makalede, poli (metil metakrilat) (PMMA) destekli grafen transfer yaklaşımı, grafen alan etkili transistör (GFET) imalatı ve biyobelirteç immünoglobulin G (IgG) tespiti gösterilmiştir. Aktarılan grafeni karakterize etmek için Raman spektroskopisi ve atomik kuvvet mikroskobu uygulandı. Yöntemin, elektronik veya biyosensing uygulamaları için altta yatan grafen kafesi yalıtkan bir substrat üzerine korurken temiz ve kalıntısız grafenin aktarılması için pratik bir yaklaşım olduğu gösterilmiştir.

Temsili sonuçlar, sırasıyla Raman ve AFM ile karakterize edilen transfer edilen CVD grafenini göstermektedir. Raman görüntüsünün G zirvesi ve 2D tepe noktaları, aktarılan tek katmanlı grafen32'nin varlığı ve kalitesi hakkında kapsamlı bilgi verir (Şekil 1). GFET cihazının imalatı için Şekil 2'de gösterildiği gibi standart litografi işlemleri30,31 uygulanm...

Watch this Scientific Journal Video about Development and Functionalization of Electrolyte-Gated Graphene Field-Effect Transistor for Biomarker Detection at JoVE.com

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

Mevcut protokol, elektrolit kapılı grafen alan etkili transistör (EGGFET) biyosensörünün gelişimini ve biyobelirteç immünoglobulin G (IgG) tespitindeki uygulamasını göstermektedir.

Biyobelirteç Tespiti için Elektrolit Kapılı Grafen Alan Etkili Transistörün Geliştirilmesi ve İşlevselleştirilmesi

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

Yöntem, altta yatan grafen kafesi korurken PMMA kalıntılarını etkili bir şekilde giderir. Fonksiyonel cihaz, kan serumundaki IgG antikorlarının saptanmasında tutarlı sonuçlar göstermektedir. Ayrıca, protokol CVD grafeninin gerçek zamanlı, etiketsiz bir biyo-algılama cihazında uygulanmasını sağlar.Adımlar oldukça basittir ve minimum eğitimle yapılabilir. Cihaz, diğer biyolojik algılama cihazlarına göre yüksek seçicilik, yüksek hassasiyet ve gerçek zamanlı algılama sunar Bir neşter kullanarak bakır bir substrat üzerindeki grafen tabakayı ikiye bölerek başlayın. Grafen karenin dört köşesini eğirici bir contaya sabitlemek için ısıya dayanıklı bant uygulayın.Grafenin kare tabakasını 100 ila 200 nanometre PMMA 495K A4 ince bir tabaka ile kaplayın, 10 saniye boyunca dakikada 500 dönüşte ve ardından 50 saniye boyunca dakikada 2.000 rotasyonda döndürün. Ardından, numuneyi beş dakika boyunca 150 santigrat derecede pişirin. Grafenin arka tarafını, beş dakika boyunca dakikada 15 standart santimetreküplük bir hız akışı kullanarak 30 watt'ta oksijen plazması ile çıkarın.Cihaz üretimi için plazma ile işlenmiş grafen kareyi bir santimetre genişliğinde ve iki santimetre yüksekliğinde bir boyuta kesin. Önceden temizlenmiş silika substratı yaklaşık dört santimetre genişliğinde ve iki santimetre yüksekliğinde küçük parçalara ayırın. Grafen aşındırıcı ferrik klorürü seyreltmeden kullanarak bakırı kazıyın.Numuneyi bakır tarafı aşağı ve PMMA tarafı yukarı bakacak şekilde sıvı kazıma üzerinde yüzdürün. Bakır aşındırmadan sonra, plazma ile işlenmiş substratı kullanarak grafen filmi yavaşça kaldırın. Aktarılan grafen filmi iki saat boyunca hava ile kurutun, ardından sıcak bir tabakta pişirin.PMMA'yı çıkarmak için, numuneyi PMMA tarafı aşağı bakacak şekilde dört dakika boyunca aseton buharının yaklaşık iki santimetre üzerinde tutarak numuneyi 70 santigrat derecede aseton buharı ile ısıtarak başlayın. Ardından, numuneyi beş dakika boyunca asetona batırın. Numuneyi deiyonize suyla dikkatlice yıkayın.Son olarak, numuneyi azotla hafifçe kurulayın. Substratı aseton, izopropil alkol ve deiyonize su kullanarak aktarılan grafen ile yıkayın. Ardından, substratı 30 dakika boyunca 75 santigrat derecede sıcak bir tabakta pişirin.Bir elektron ışını evaporatörü kullanarak, grafen numunesi üzerinde sırasıyla 5 ve 45 nanometre kalınlığında nikel ve altın biriktirin. Elektrotların desenlenmesi için A maskesini kullanarak ilk fotolitografi işlemini uygulayın. Numune üzerindeki AZ 5214E pozitif fotodirenci 45 saniye boyunca dakikada 2.000 dönüşte döndürün ve numuneyi bir dakika boyunca 120 santigrat derecede kürleyin.Numuneyi ultraviyole sele maruz kalma sistemine yerleştirin ve santimetre kare başına 200 milijoule altında yaklaşık 10 saniye maruz bırakın. Numuneyi yaklaşık iki dakika boyunca bir fotodirenç geliştiricisi AZ 300 MIF ile geliştirin ve ardından deiyonize su ile durulayın. Altın tabakayı 10 saniye boyunca kazımak için numuneyi altın bir kazımaya batırın, deiyonize suyla durulayın ve kalan fotorezist tabakayı 10 dakika boyunca asetona batırarak çıkarın.Aseton, izopropil alkol ve deiyonize su kullanarak, numuneyi yıkayın ve ardından 30 dakika boyunca 75 santigrat derecede sıcak bir tabakta pişirin. Ardından, grafen kanallarını modellemek için B maskesini kullanarak ikinci fotolitografi işlemini uygulayın. Nikel tabakasını 10 saniye boyunca kazımak için numuneyi 60 santigrat derecede nikel kazıma işlemine batırın.Deiyonize su ile durulayın ve azot kullanarak fön ile kurutun. Numuneyi plazma kesicisine yerleştirin ve oksijen plazmasını kullanarak maruz kalan grafeni çıkarın. Daha sonra, 10 dakika boyunca asetona batırarak fotodirenç tabakasını çıkarın.Numuneyi aseton, IPA ve deiyonize su kullanarak yıkayın ve 30 dakika boyunca 75 santigrat derecede sıcak bir tabakta pişirin. Substrat üzerindeki altta yatan grafeni korumak için pasivasyon fotodirenç tabakasını modellemek için C maskesini kullanarak üçüncü fotolitografi işlemini uygulayın. Pozitif fotodirençle eğirme, numuneyi kürleme ve fotodirenç geliştirici ile geliştirme dahil olmak üzere daha önce belirtildiği gibi aynı proses parametrelerini kullanın.Daha sonra, kalan nikel tabakasını çıkarmak için numuneyi 10 saniye boyunca 60 santigrat derecede nikel aşındırmaya batırın ve ardından deiyonize suyla durulayın ve azot kullanarak fön ile kurutun. Son olarak, numuneyi 30 dakika boyunca 120 santigrat derecede sıcak bir tabakta pişirin. Temsili sonuçlar, Raman ve atomik kuvvet mikroskobu ile karakterize edilen transfer edilen CVD grafenini göstermektedir.Raman görüntüsünün G zirvesi ve iki boyutlu zirveleri, aktarılan tek katmanlı grafenin varlığı ve kalitesi hakkında kapsamlı bilgi verir. Şekil, gümüş klorür referans elektrodunda standart bir gümüş ile entegre EEG FET biyosensörünü ve numuneyi içermek için bir polidimetil siloksan kuyusunu göstermektedir. Ayrıca, grafen kanalının genişletilmiş görünümü, kaynak elektrotun zemine, drenaja ve kapı elektrotlarının kaynağa bağlantısını gösterir.Grafen için yaygın olarak kullanılan bir işlevselleştirme reaktifi olan PBASE, grafenin elektriksel özelliklerine zarar vermeden bir pi-pi etkileşimi yoluyla grafen yüzeyinde emilebilir. 5 asal amino modifiye edilmiş bir IgG aptamer, PBASE'deki reaktif ve hidroksi-6 sinnamid esteri ile IgG aptamerinin 5 asal ucundaki amin grubu arasındaki amid bağı bağlantıları ile PBASE ile konjuge edilir. Sığır serum albümin inkübasyonu, cihazı tek mukavemetli PBS ile duruladıktan sonra kalan konjuge olmayan bölgeleri bloke etmek için kullanıldı Şekil, farklı elektrolit koşulları altında IgG tespitini göstermektedir.Grafenin kalitesi, bu cihazın en iyi performansının anahtarıdır. Bu nedenle, plazma aşındırma sırasında, plazmanın grafenin faydalı bölgelerine zarar vermediğinden emin olunması gerekir. Ayrıca, temiz bir grafen yüzeyi elde etmek için PMMA kalıntılarının tamamen temizlenmesi gerekir.İşlevsel cihaz, insan IgG antikorunu tespit etmede tutarlı sonuçlar gösterir, bu nedenle prosedür, arayüz etkileşimlerini ve biyoalgılamayı incelemek için diğer nanomalzemelerle cihazlar oluşturmak için bir referans olarak kullanılabilir.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Mantar Tıpa olarak Altın Nanopartiküller ile Azot-katkılı Karbon Nanotube Bardaklar sentezi ve fonksiyonlandırmalar

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

Development of a 3D Graphene Electrode Dielectrophoretic Device

3D Grafen Elektrot dielektroforetik Cihazı Geliştirilmesi

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

Coulomb İmpürite Tarama Tünel Mikroskobu Çalışmaları Kapısı-ayarlanabilir Grafen Cihazlarının İmalatı

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

Plasmonik Nanoparçacık Kullanma Grafen Oksit Görünür ışık Bağlı Azaltma

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

Sentezi ve 3D Nano-grafen Malzemelerin fonksiyonalizasyonu: Grafen Aerogels ve Graphene Makro Meclisleri

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

Esnek Organik Tek Kristal tabanlı Alan etkili Transistörler Elektrik Özelliklerine Bükme etkisi

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

Tek katmanlı dikdörtgen SnSe büyük ölçekli pul imalatı atmosfer basıncı

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

Yönergeler ve biyomarker Explorer (IBEX) görüntüleme için Radiomics kullanarak deneyimi

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

Üç boyutlu grafen tabanlı Polyhedrons Origami gibi kendi kendine yolu ile katlama imalat

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

Lityum-iyon pil malzeme gözlenmesi için Graphene sıvı hücreleri hazırlanması

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