Dosežen je bil nov napredek pri raziskavah materialov iz diamantnih filmov

Dosežen je bil nov napredek pri raziskavah materialov iz diamantnih filmov

Elektrokemični biosenzor je tehnologija, ki pretvarja kemične signale, ki jih generirajo reakcije s specifičnimi biometričnimi enotami, v električne signale. Ima prednosti visoke občutljivosti, hitro odzivno hitrost, nizke stroške in majhno prenosljivost ter ima pomembno vlogo v klinični medicini, odkrivanju okolja, pregledu in karanteni. Enota za prepoznavanje kovinskih oksidov z visoko katalitično aktivnostjo je ena od pomembnih smeri razvoja elektrokemijskih biosenzorjev. Vendar pa nizka prevodnost enote za prepoznavanje kovinskih oksidov resno ovira proces prenosa elektronov v reakcijskem procesu, zmogljivost senzorja pa ni dobra. Zato je z vidika oblikovanja strukture visoko učinkovitih elektrokemijskih biosenzorskih elektrod postalo težišče in težava tega polja konstruirati pretvorbeno enoto nanometrske tanke filmske strukture z visoko prevodnostjo, da bi obremenila identifikacijsko enoto z visoko katalitično aktivnostjo.

Metal shenyang nacionalnega raziskovalnega centra za raziskave materialov, membranskih materialov in vmesnik ekipa Jiang Xin raziskovalec, dr. CuO 3 d očesna elektrokemijska elektroda, ki se uporablja pri detekciji molekul glukoze. Elektrokemijska senzorska elektroda je pokazala široko linearno območje detekcije (0,5 x 106-4 x 103 M), visoko občutljivost (1650 A 1 cm - 2 mM), nizko mejo zaznavnosti in dobro selektivnost, dobro obnovljivost in dolgoročno stabilnost ter nadaljnje študije ugotovili, da elektroda v praktični analizi človeškega seruma, ki kaže dobro stopnjo izkoristka (94,21 104,18%), ima zelo visoko biološko sposobnost molekularnega prepoznavanja.

Rezultati kažejo, da je odlična elektrokemična občutljivost predvsem tanka filmska elektroda z diamantnimi / ogljikovimi nanodelci z odličnimi fizikalnimi in kemičnimi lastnostmi. Po eni strani so ogljikove nanožice sestavljene iz več deset grafenskih listov, ki rastejo skoraj pravokotno na podlago. Ne samo, da imajo odlično električno prevodnost in veliko specifično površino, temveč imajo tudi bogate grafitne robove z visoko elektrokemično aktivnostjo, porozno strukturo, ki jo je enostavno prenesti v maso, težko aglomerirati in stabilno strukturo. Po drugi strani pa diamant z visokim mladinskim modulom teče skozi celotno tanko filmsko elektrodo v obliki nano-plošče, kar dodatno izboljša mehansko stabilnost elektrode v procesu nanašanja. Ta edinstvena tridimenzionalna mrežna struktura lahko pospeši prenos mase molekul glukoze in vrne elektrone, ki nastanejo s katalitičnimi reakcijami v elektrokemičnem vezju v času, kar kaže na odlično električno analizo in dolgoročno stabilnost. Poleg tega se lahko elektrokemijska senzorska elektroda 3d mreže uporablja tudi za nalaganje drugih biometričnih podatkov, ki kažejo velik potencial na področju visoko zmogljivih elektrokemijskih biosenzorjev. Ogljikova nanostruktura bo imela tudi raziskovalno vrednost na področju shranjevanja in transformacije elektrokemične energije, elektrokatalize in podobno. Povezani rezultati raziskav, objavljeni v Small (v tisku, https://doi.org/10.1002/smll.201901527).

Navedeno temeljno raziskovalno delo je financirala nacionalna znanstveno-raziskovalna ustanova Kitajske, znanstveni in tehnološki temelj pokrajine Liaoning ter glavni projekt znanstvene in tehnološke preobrazbe shenyanga.

Slika 1 shematski diagram elektrokemijske strukture elektrod senzorja in biosenzorsko detekcijo nanodelcev CuO, naloženih na 3D diamant / ogljikovo nanoplasto

SL. 2 občutljivost elektrode, anti-interferenca, selektivnost in dolgotrajna stabilnost CuO elektrokemičnega senzorja, napolnjenega s 3D diamantom / ogljikovim nanovlakom