Forskere skaber metode til mere følsomme elektrokemiske sensorer

Grafen og relaterede materialer lover fremtiden for elektrokemiske sensorer - detektorer, der måler koncentrationen af ​​ilt, giftige gasser, og andre stoffer - men mange applikationer kræver større følsomhed ved lavere detektionsområder, end forskerne har været i stand til at opnå.

Et forskningshold fra Northwestern University og partnere i Indien har for nylig udviklet en ny metode til at forstærke signaler i grafenoxid-baserede elektrokemiske sensorer gennem en proces kaldet "magneto-elektrokemisk immunoassay." Resultaterne kunne åbne op for en ny klasse af teknologier med applikationer inden for medicin, kemi, og teknik.

Forskere fra Northwesterns McCormick School of Engineering and Applied Science, Northwestern International Institute for Nanotechnology (IIN), Northwestern University Atomic and Nanoscale Characterization Experimental (NUANCE) Center, og Institute for Microbial Technology (IMTECH)-Indien, et nationalt laboratorium i Indien, bidraget til forskningen.

Et papir om arbejdet, "Forbedring af elektrokemisk detektion på grafenoxid-CNT nanostrukturerede elektroder ved hjælp af magneto-nanobioprober, " blev offentliggjort den 19. november i Naturvidenskabelige rapporter .

Grafenbaserede nanokompositfilm er for nylig blevet brugt som en effektiv sanseplatform til udvikling af elektrokemiske sensorer og biosensorer på grund af deres unikke lette overflademodifikationsegenskaber og høje ladningsmobilitet.

Forskernes nye koncept kombinerer fordelene kulstofnanorør og reduceret grafenoxid sammen med elektrokemisk sprængning af magnetiske guldnanopartikler til et stort antal metalioner.

Høj følsomhed blev opnået ved præcist at designe nanohybriden og korrelere de tilgængelige metalioner med analytkoncentrationen. Forskerne brugte bittesmå magnetiske partikler indkapslet i inert belægning af siliciumdioxid til at lave kerne-skal nanostrukturer med gunstige magnetiske egenskaber af metallisk jern, mens de forhindrede dem i oxidation eller betydelig nedbrydning. De blev derefter belagt med guld på grund af dets kemiske inerthed og biokompatibilitet.

Denne nye immundetektionsplatform viser potentiale for hurtig og følsom screening af miljøforurenende stoffer eller toksiner i prøver. Forskere rapporterede den ultrahøje følsomhed af denne metode for en ny generation af herbicid diuron og dets analoger op til sub-picomolær koncentration i standard vandprøver. Processen viste sig også at være effektiv og omkostningseffektiv:titusindvis af screen-printede elektroder kan fremstilles ganske let med lave omkostninger til en sådan hybridanalyse.