Разработка устройства 3D Графен электрода Dielectrophoretic

Графен представляет собой новый материал известен своими высококачественных электронных свойств и потенциальных химических и биосенсоров приложений ^1. Графен нанопластинок были использованы для катализатора поддержки ^{2, 3,} биосенсоров ^4, супер-конденсаторов ⁵ и композитных электродов в том числе графена / полианилина и кремния наночастиц / графеновых композитов ^6-8. Эта рукопись описывает использование графена бумаги в качестве электродов в уникальной трехмерной (3D), слоистой микрожидкостных устройств. Графен бумаги электроды с прослойкой из изолирующего двухсторонней ленты и камеры высверленное течение которого была осуществлена ​​3D AC диэлектрофорез из полистирола.

Диэлектрофорез (DEP) относится к движению поляризуемых частиц при неоднородных электрических полей. Положительный DEP (pDEP) или отрицательный DEP (ППСИ) происходит, когда частицы являются более или менее поляризуемый, чем окружающая среда, Resulting в движении к сильнейшей или слабого электрического поля, соответственно. Это нелинейное электрокинетический инструмент был использован для разделения, сортировка, заманивая в ловушку, и идентификация частиц и биологических клеток ^9-15. Dielectrophoretic сила испытывали на поляризованной частицы является функцией градиента электрического поля, радиуса и формы частиц, частиц диэлектрических свойств, включая проводимости и диэлектрической проницаемости, а также медиа проводимости и диэлектрической проницаемости. В традиционной двумерной (2D) DEP, движение частиц в первичном плоскости градиентом электрического поля, как правило, образованной между микроизготовленном поверхностных электродов; движение в вертикальном направлении незначительна по сравнению с в плоскости направлений в большинстве устройств. Тем не менее, оседлать эту третье измерение электрических градиентов поля для 3D DEP позволяет высокая производительность и увеличивает универсальность для разработки новых и усовершенствованных dielectrophoretic разделения, в котором поток травеRSE в поле градиентов ^{16, 17.} Другие конкретные проекты включают 3D изолятор на основе DEP ¹⁸ углерода 3D-электрода DEP ^{13, 19,} и 3D гальванических DEP ^10. Как свидетельствуют исследования в 3D структур, такие устройства могут работать в режиме с непрерывным потоком для достижения более высокую пропускную. Наблюдение движения 3D частиц в нашей слоистой 3D устройства достигается в зависимости от частоты и средней проводимости через световой микроскопии при различных фокальных высоты.

Fatoyinbo соавт. Впервые сообщил DEP в 3D слоистой структуры электрод / изоляции с использованием в качестве альтернативы сложены 30 мкм алюминиевой фольги и 150 мкм эпоксидная смола фильмы ^20. Хюбнер и др.. Затем разработаны аналогичные 3D ламинированные электроды с 35 мкм медной ленты и 118 мкм полиимидной клея ^21. Эта работа занимает дизайн 3D-а ^{22, 23}И однозначно использует удобство 50 мкм графеновом бумаги в качестве проводящих слоев 100 мкм двухсторонней ленты, как изолирующих слоев, которые достигли герметизации электрических и достаточно экранирование. Графен бумаги универсальность является особым преимуществом для 3D электродных микроустройств потому что графеновые нанопластинок имеют возможность одновременно выступать в качестве биосенсоров, которые эта группа ранее продемонстрировали ^24.

Полевые градиенты, достигнутые в графеновой бумаги / полимера ламинированные 3D микроприборы зависят от размеров микро-а, графеновых слоев бумаги и приложенного электрического поля. Критические размеры включают вертикальную расстояние между электродами (проведение и изолирующую толщины слоев) и диаметр микро-а и высоту (определяется слоев сложены). Электрический сигнал может быть настроен через амплитудой и частотой. Структура ток устройства для пакетной обработки, но могут быть приспособлены к непрерывной устройства потока. Потрясающий устройствотехника rication описано здесь подходит для разработки 3D ламинированные электроды с широким спектром свойств графена nanoplatelet просто путем замены графена бумагу использованы. Преимущества использования графена бумаги являются универсальность физических и химических свойств, снижение издержек, и графеновые нанопластинок может одновременно выступать в качестве биосенсоров для обнаружения широкий спектр bioanalytes ^24. Долгосрочные цели с высокой пропускной 3D систем DEP являются быстро идентифицировать типы клеток ^25-27, или достичь без наклеек, электрически опосредованную клеточную сортировку больных клеток из популяций здоровых клеток ^28. Эта статья демонстрирует оптимизацию материала и подготовку и работу устройств с последующей иллюстрации и анализа типичных результатов.