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沙特阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)利用石墨烯灵敏电极制备了一种更好的生物传感器

2017-02-15 334浏览 标签: 沙特石墨烯生物传感器

2017212日,沙特阿卜杜拉国王科技大学宣布该校研究人员通过使用激光在聚合物薄片上烧制图案,成功的制备了可以用作高效生物传感器的石墨烯电极。

某些分子与石墨烯相互作用时会触发一种电反应,这使得石墨烯有可能作为电化学传感器。一种增强其敏感度的方法是通过将其包覆在三维多孔材料中使之形成比较大的石墨烯表面积。但是,这通常需要昂贵的生产技术或者需要用到影响传感能力的化学粘合剂。除此之外,石墨烯薄片经常聚结,这会减少其总体表面积。

该校材料科学与工程教授Husam Alshareef及其同事已经开发出了一种替代方案。他们使用一种叫做激光刻划(laser scribing)的技术。这种技术可以在柔性聚酰亚胺聚合物的某些部分进行2500℃或更高温度的局部加热,在其表面形成斑块状碳化图形,这些碳化斑块可以作为电极。

这种黑色斑块大约33微米厚,其高度的多孔性使得分子能够渗透这种材料。在斑块内部,石墨烯薄片有暴露在外的边缘,可以极为高效地同其他分子交换电子。领导此项研究的Alshareef课题组博士后Pranati Nayak说:“具有更多棱面位点(edge-plane sites)的石墨烯基电极比在材料平面中依赖碳或者碳-氧位点的电极更加高效。”

研究人员在一个电极中加入铂纳米粒催化剂以加快它同其他分子的电化学反应速度。在使用两种测试分子的实验中,这种电极交换电子的速度比其他碳基电极快数百倍,并且经过20轮测试无性能损失。

研究团队用这种石墨烯基电极制造了一个传感器,用于三种重要的生物分子:抗坏血酸、多巴胺和尿酸。每种分子的电化学反应电压都不同,这意味着该设备可以同时测量它们的浓度而不会互相干扰。研究人员希望在未来能够进一步增强此种电极的灵敏性,并对其进行改进使其能够同更多种特定靶向分子结合以制备新型生物传感器。

 

1 包含石墨烯基电极的化学传感器

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