三维石墨电极介电泳装置的研制

石墨烯是以其高品质的电子特性和潜在的化学和生物传感器的应用¹一种新型材料。石墨纳米片已用于催化剂载体^2，3，4的生物传感器，超级电容器^5，及复合电极，包括石墨烯/聚苯胺和硅纳米颗粒/石墨复合材料^6-8。此手稿描述作为一个独特的三维（3D）的电极，分层微流体装置利用石墨烯纸。石墨烯纸电极层叠绝缘性的双面胶带，并钻出一个室，在该进行的聚苯乙烯珠三维AC介电电泳。

介电电泳（DEP）是指可极化粒子的运动下的非均匀电场。当颗粒都或多或少极化比周围介质，RESU正DEP（pDEP）或负的DEP（NDEP）发生，lting向着最强或最弱的电场运动分别。这种非线性的电动工具已被用于分离，分选，陷印，和识别粒子和生物细胞^9-15中。经历的一个偏振粒子的介电电泳力是电场梯度，粒子半径和形状，粒子的介电性能，包括电导率和介电常数，以及介质电导率和介电常数的函数。在传统的两维（2D）DEP，粒子运动是在典型的微加工表面的电极之间形成的电场梯度的主平面;相比，在面内方向中的大多数设备在垂直方向上的运动可忽略不计。但是，利用的电场梯度为三维DEP此第三维允许更高的样品通量并增加了通用性，设计新的和改进的介电电泳分离，其中流动是特拉沃注册结构工程师的磁场梯度^16，17。其他具体的设计包括三维绝缘体为基础的DEP ^18，三维碳电极的DEP ^13，19，和3D电镀DEP ^10。就证明了研成三维结构，这种装置可以以连续流模式进行操作，以实现更高的吞吐量。在3D粒子的运动在我们的三维分层观测设备实现频率和介质电导率通过光学显微镜在不同焦距的高度的函数。

Fatoyinbo 等人首先报道了DEP在3D使用交替叠放30μm的铝箔和150微米的环氧树脂膜²⁰层叠电极/绝缘结构。夜蛾等。然后设计类似于3D层叠电极与35μm铜胶带和118微米的聚酰亚胺胶粘剂^21。这部作品借用了3D井设计^22，23以及唯一地利用为50μm的石墨烯纸的方便作为导电层和100μm的双面胶带作为绝缘层，其中实现密封和足够的电屏蔽。石墨烯纸的多功能性是三维电极微型器件具有明显的优势，因为石墨烯纳米片必须兼任生物传感器，其中该组先前表明²⁴的能力。

石墨烯纸/聚合物内取得的磁场梯度层叠三维微器件依赖于微井的尺寸，石墨烯纸层，和所施加的电场。关键尺寸包括垂直电极间距（导电和绝缘层厚度）和微孔的直径和高度（通过层层叠确定）。该电信号可以通过振幅和频率进行调谐。当前设备的结构是间歇操作，但是可以根据一个连续流动的装置。该设备厂这里描述rication技术适用于开发3D层叠电极与各种各样的石墨烯纳米薄片属性简单地通过交换所使用的石墨烯纸。利用石墨烯纸的优点是通用性的物理和化学性能，降低了费用，并且石墨烯纳米片可以同时作为生物传感器来检测范围广bioanalytes ^24。高吞吐量的3D DEP系统的长期目标是，以迅速确定细胞类型^25-27，或实现无标记，电介导的细胞病变细胞分选从健康细胞²⁸的人口。本文演示材料的优化和设备的准备和操作，后跟说明和典型结果分析。