精品国产人成在线_亚洲高清无码在线观看_国产在线视频国产永久2021_国产AV综合第一页一个的一区免费影院黑人_最近中文字幕MV高清在线视频

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示

石墨烯納米孔傳感器制造與單分子過孔形態(tài)檢測

MEMS ? 來源:麥姆斯咨詢 ? 作者:麥姆斯咨詢 ? 2022-12-15 16:45 ? 次閱讀

納米孔傳感技術(shù)是一種新興的生物分子檢測技術(shù)。其工作原理如圖1所示,在納米孔兩側(cè)鹽溶液中施加電場,溶液中帶負(fù)電的生物分子在電場驅(qū)動下穿過納米孔,生物分子在納米孔內(nèi)的物理占位產(chǎn)生阻塞電流。通過檢測待測分子穿過納米孔時產(chǎn)生的阻塞電流來判斷分子的結(jié)構(gòu)特征。納米孔主要分為生物納米孔和固態(tài)納米孔兩類。與生物納米孔相比,固態(tài)納米孔具有尺寸可調(diào)節(jié)、化學(xué)穩(wěn)定性良好以及可擴展的優(yōu)點,在蛋白質(zhì)、病毒等復(fù)雜結(jié)構(gòu)生物分子檢測中具有巨大的潛力。然而,傳統(tǒng)固態(tài)納米孔的檢測分辨率不足,限制其在生物分子檢測中的應(yīng)用。石墨烯、二硫化鉬、二硫化鎢等二維材料具有原子層厚度,能提高固態(tài)納米孔傳感器檢測分辨率。其中,石墨烯是目前所發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料,單原子層厚度的石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)性能,可制成懸空式納米孔傳感器,極大地提升固態(tài)納米孔檢測分辨率。

cb1f4de8-7bc9-11ed-8abf-dac502259ad0.png


圖1 納米孔傳感器工作原理圖

據(jù)麥姆斯咨詢報道,廣東工業(yè)大學(xué)研究人員利用石墨烯為加工材料,基于MEMS工藝與二維材料濕法轉(zhuǎn)移工藝組合制造出超薄石墨烯納米孔傳感器,并在此基礎(chǔ)之上開展牛血清蛋白(BSA)分子過孔形態(tài)檢測研究。研究結(jié)果顯示,該石墨烯納米孔傳感器可以有效檢測出BSA分子不同的過孔形態(tài)。相關(guān)研究成果以論文形式于發(fā)表于《機械工程學(xué)報》期刊。

石墨烯納米孔制備

采用如圖2所示工藝制備獲得石墨烯納米孔。首先,通過低壓化學(xué)氣相沉積法在硅片兩側(cè)沉積200 nm的低應(yīng)力氮化硅(Si3N4)薄膜。隨后,通過光刻與反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝在背面Si3N4薄膜上刻蝕出硅基體釋放窗口。接著使用氫氧化鉀(KOH)刻蝕基體硅,得到Si3N4納米薄膜。繼而,利用光刻與RIE工藝在薄膜的中央制造出直徑為3 μm的Si3N4微孔。再借助于石墨烯濕法轉(zhuǎn)移技術(shù),將單層石墨烯轉(zhuǎn)移至Si3N4微孔上方。最后,利用氦離子束在單層石墨烯上制造出石墨烯納米孔。

cb37b8e2-7bc9-11ed-8abf-dac502259ad0.png


圖2 石墨烯納米孔制造工藝流程圖

石墨烯納米孔檢測牛血清蛋白

通過膜片鉗放大器在納米孔兩側(cè)施加電壓以形成電流通路,檢測設(shè)備如圖3所示。在溶液中未添加BSA分子的情況下,采集到的電流信號為一條穩(wěn)定的基線,如圖4a所示。在液池Cis端添加樣品后,帶負(fù)電的BSA分子在電場驅(qū)動下穿過石墨烯納米孔,其在納米孔內(nèi)的物理占位會導(dǎo)致電信號產(chǎn)生阻塞電流,如圖4b所示。通過統(tǒng)計分析BSA分子過孔時阻塞電流的平均幅值及過孔時間分布,可以間接得到BSA分子的結(jié)構(gòu)、過孔形態(tài)等信息

cb5b84ac-7bc9-11ed-8abf-dac502259ad0.png


圖3 膜片鉗檢測系統(tǒng)

cb76c910-7bc9-11ed-8abf-dac502259ad0.png


圖4 石墨烯納米孔膜片鉗檢測

根據(jù)BSA分子過孔事件統(tǒng)計分析的結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),BSA分子穿過石墨烯納米孔時阻塞電流主要分布在150 pA,繼而計算出BSA分子直徑約為4.83 nm,與BSA分子實際直徑相符。此外,從BSA分子過孔事件分布可以看出BSA分子主要是以豎直形態(tài)穿過石墨烯納米孔。同時,該實驗使用的超薄石墨烯納米孔傳感器檢測到的BSA分子阻塞電流可以計算出BSA分子橫截面積,從而推出BSA分子的旋轉(zhuǎn)角度,具有更高的檢測分辨率。

cb8d4c1c-7bc9-11ed-8abf-dac502259ad0.png


圖5 BSA分子檢測實驗

cbc14d3c-7bc9-11ed-8abf-dac502259ad0.png


圖6 BSA分子過孔特征信號圖及簡化結(jié)構(gòu)

總體而言,制備出的超薄石墨烯納米孔傳感器可以檢測出BSA分子不同的過孔形態(tài)。但由于石墨烯納米孔直徑較大,還存在多個BSA分子同時穿過石墨烯納米孔的現(xiàn)象。未來,還需要制造孔徑更小的石墨烯納米孔,以限制孔內(nèi)BSA分子數(shù)量,提高石墨烯納米孔傳感器的檢測分辨率。此外,還需要減小石墨烯懸空膜的面積或者在石墨烯表面沉積氧化鋁等絕緣層來降低石墨烯納米孔傳感器的噪音。

審核編輯 :李倩

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權(quán)轉(zhuǎn)載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學(xué)習(xí)之用,如有內(nèi)容侵權(quán)或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 傳感器
    +關(guān)注

    關(guān)注

    2548

    文章

    50740

    瀏覽量

    752148
  • 石墨烯
    +關(guān)注

    關(guān)注

    54

    文章

    1543

    瀏覽量

    79474
  • 二維材料
    +關(guān)注

    關(guān)注

    0

    文章

    39

    瀏覽量

    5525

原文標(biāo)題:石墨烯納米孔傳感器制造與單分子過孔形態(tài)檢測

文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

收藏 人收藏

    評論

    相關(guān)推薦

    石墨發(fā)熱油墨為汽車后視鏡帶來智能電加熱保護

    Haydale石墨發(fā)熱油墨采用了先進的石墨納米材料,這是一種極為強大的導(dǎo)電材料。通過將石墨
    發(fā)表于 11-15 15:55

    石墨和白石墨(氮化硼)的作用區(qū)別

    石墨石墨是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。這種獨特的結(jié)構(gòu)賦予了
    的頭像 發(fā)表于 10-06 08:01 ?316次閱讀
    <b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>和白<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>(氮化硼)的作用區(qū)別

    什么是石墨和白石墨

    石墨石墨是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。這種獨特的結(jié)構(gòu)賦予了
    的頭像 發(fā)表于 09-30 08:02 ?312次閱讀
    什么是<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>和白<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>?

    利用HDPlas等離子功能化工藝,可增強CGM動態(tài)血糖儀微型傳感器性能

    絲網(wǎng)印刷在不同基材上,與各種基材有優(yōu)異的附著力。 生物醫(yī)學(xué)石墨墨水是使用Haydale的專利HDPlas功能化工藝制造的。同時獨特的功能性油墨提供了增強的功能。該石墨
    發(fā)表于 09-10 15:45

    三星2億像素3層堆棧式傳感器即將問世,思特威推出工業(yè)面陣5MP全局快門近紅外增強CMOS圖像傳感器

    傳感新品 【澳大利亞新南威爾士大學(xué):研究光學(xué)納米阻斷傳感器方法,能夠快速檢測超低濃度的物質(zhì)】 納米
    的頭像 發(fā)表于 08-02 08:44 ?445次閱讀
    三星2億像素3層堆棧式<b class='flag-5'>傳感器</b>即將問世,思特威推出工業(yè)面陣5MP全局快門近紅外增強CMOS圖像<b class='flag-5'>傳感器</b>

    高導(dǎo)電石墨導(dǎo)電油墨

    Haydale的石墨油墨內(nèi)含用使用“等離子表層處理技術(shù)”進行表層處理過的石墨,該油墨含有新的表面官能團,以獲得增強的導(dǎo)電性,可應(yīng)用于柔性電池集流體,RFID天線,生物
    的頭像 發(fā)表于 07-17 15:21 ?382次閱讀
    高導(dǎo)電<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>導(dǎo)電油墨

    基于石墨的觸覺傳感器研究進展綜述

    石墨作為一種極具潛力的納米材料,獨特的機電特性使其在多種工業(yè)應(yīng)用中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
    的頭像 發(fā)表于 04-28 09:56 ?942次閱讀
    基于<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>的觸覺<b class='flag-5'>傳感器</b>研究進展綜述

    新加坡科研團隊運用AI精準(zhǔn)制造磁性納米石墨量子材料

    石墨天生具備高導(dǎo)電性、輕量化等優(yōu)良性質(zhì),但卻缺少磁性,從而限制了它在自旋電子學(xué)中的應(yīng)用。然而,磁性納米石墨則是一種極富吸引力的新型碳基量
    的頭像 發(fā)表于 03-19 15:22 ?620次閱讀

    石墨石墨有什么區(qū)別

    石墨石墨聽起來很像,實際上石墨就是石墨的單層結(jié)構(gòu),石墨
    的頭像 發(fā)表于 02-27 18:52 ?9460次閱讀
    <b class='flag-5'>石墨</b>和<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>有什么區(qū)別

    石墨電容

    探索未來能量儲存新篇章:高性能4.2V 5500F 2.6Ah石墨電容推薦 隨著科技的飛速發(fā)展,我們對于能量儲存的需求也日益增長。在眾多的儲能元件中,石墨電容以其獨特的優(yōu)勢,正逐
    發(fā)表于 02-21 20:28

    石墨是什么材料 石墨電池與鉛酸電池哪個好

    石墨是一種由碳原子形成的單層二維晶體,具有許多令人興奮的特性和潛在的應(yīng)用。它的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是開創(chuàng)了新一代材料科學(xué)的大門。石墨的結(jié)構(gòu)是由一個由碳原子組成的六角形網(wǎng)格形成的平面。由于
    的頭像 發(fā)表于 01-25 13:38 ?1208次閱讀

    基于石墨-金屬硫化物納米復(fù)合材料的氣體傳感器

    石墨因其對低濃度氣體的高敏感性而備受矚目,但選擇性較差限制了其在高性能氣體傳感器中的應(yīng)用。
    的頭像 發(fā)表于 01-02 16:52 ?1299次閱讀
    基于<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>-金屬硫化物<b class='flag-5'>納米</b>復(fù)合材料的氣體<b class='flag-5'>傳感器</b>

    石墨需在制備與應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)突破

    石墨是一種二維材料,從結(jié)構(gòu)上來說,它是由碳原子以六元環(huán)組構(gòu)而成的二維平面。它是碳的一種新型二維納米結(jié)構(gòu)形式,衍生于石墨。在顯微鏡下觀察石墨
    的頭像 發(fā)表于 01-02 13:51 ?519次閱讀

    半導(dǎo)體石墨光電探測取得新進展

    :當(dāng)石墨用作光吸收介質(zhì)時,傳感器通常只能表現(xiàn)出mA/W級別的弱光學(xué)響應(yīng)度。團隊通過開解壁碳納米管制備了具有直接帶隙為 1.8 eV 的半
    的頭像 發(fā)表于 12-13 12:33 ?1169次閱讀
    半導(dǎo)體<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b>光電探測<b class='flag-5'>器</b>取得新進展

    基于人機交互界面的石墨傳感器研究進展

    石墨傳感器由于具有包括柔性、重量輕、易于集成和出色的電學(xué)性能等優(yōu)點,在元宇宙研究中展現(xiàn)出優(yōu)勢。在過去10年里,清華大學(xué)任天令教授團隊專注于開發(fā)面向人機交互和醫(yī)療健康的先進石墨
    發(fā)表于 11-30 17:47 ?573次閱讀
    基于人機交互界面的<b class='flag-5'>石墨</b><b class='flag-5'>烯</b><b class='flag-5'>傳感器</b>研究進展