تم إحراز تقدم جديد في البحث عن مواد فيلم الماس

تم إحراز تقدم جديد في البحث عن مواد فيلم الماس

جهاز الاستشعار البيولوجي الكهروكيميائي عبارة عن تقنية تحول الإشارات الكيميائية الناتجة عن التفاعلات مع وحدات القياسات الحيوية المحددة إلى إشارات كهربائية. تتميز بمزايا الحساسية العالية وسرعة الاستجابة السريعة والتكلفة المنخفضة وقابلية الحمل الصغيرة ، وتلعب دورًا مهمًا في الطب السريري والكشف البيئي والتفتيش والحجر الصحي. تعد وحدة التعرف على أكسيد المعادن ذات النشاط التحفيزي العالي أحد اتجاهات التطوير المهمة لأجهزة الاستشعار الكهروكيميائية. ومع ذلك ، فإن الموصلية المنخفضة لوحدة التعرف على أكسيد المعادن تعيق بشكل خطير عملية نقل الإلكترون في عملية التفاعل ، وأداء المستشعر غير جيد. لذلك ، من منظور تصميم هيكل أقطاب الاستشعار الكهروكيميائية ذات الكفاءة العالية ، أصبح التركيز والصعوبة في هذا المجال لبناء وحدة التحويل لهيكل الأغشية الرقيقة النانومترية ذات الموصلية العالية لتحميل وحدة تحديد النشاط الحفزي العالي.

المعادن من قبل مركز أبحاث شنيانغ الوطني لبحوث علوم المواد ، والمواد الغشائية وفريق واجهة الباحث جيانغ شين ، الدكتور أستاذ الدراسات العليا ZhaiChaoFeng هوانغ نان ، باستخدام CVD ، PVD وتكنولوجيا الأكسدة الكهروكيميائية لتطوير نوع جديد من الأحمال النانوية للجدار CuO 3 د شبكة القطب الكهروكيميائية الاستشعار واستخدامها في الكشف عن جزيئات الجلوكوز. أظهر قطب الاستشعار الكهروكيميائي مدى كشف خطي واسع (0.5 × 106-4 × 103 م) ، وحساسية عالية (1650 A 1 سم - 2 مم) ، وحد أدنى للكشف وانتقائية جيدة ، وإمكانية استنساخ جيدة ، واستقرار طويل الأجل ، ومزيد من الدراسات لقد وجد أن الإلكترود في التحليل العملي للمصل البشري يظهر معدل انتعاش جيد (94.21 104.18٪) ، ولديه قدرة عالية على التعرف الجزيئي البيولوجي.

أظهرت النتائج أن أداء الاستشعار الكهروكيميائي الممتاز يأتي أساسًا من أقطاب غشاء رقيق من الماس / الكربون ذات الخصائص الفيزيائية والكيميائية الممتازة. من ناحية ، تتكون أسلاك الكربون من عشرات صفائح الجرافين التي تنمو بشكل عمودي تقريبًا على الركيزة. ليس فقط لديهم الموصلية الكهربائية الممتازة ومساحة السطح الكبيرة المحددة ، ولكن لديهم أيضًا حواف غرافيت غنية ذات نشاط كهروكيميائي عالي ، وهيكل مسامي يسهل نقل الكتلة ، يصعب تكتلها وهيكل مستقر. من ناحية أخرى ، فإن الماس ذي معامل الشباب العالي يمر عبر القطب الكهربائي الرقيق بالكامل في شكل صفائح نانوية ، مما يزيد من ثبات الهيكل الميكانيكي للإلكترود في عملية التطبيق. يمكن لهذا الهيكل الفريد للشبكة ثلاثي الأبعاد تسريع عملية نقل كتلة جزيئات الجلوكوز ، وإعادة الإلكترونات الناتجة عن التفاعلات الحفزية إلى الدائرة الكهروكيميائية في الوقت المناسب ، وبالتالي إظهار أداء تحليل كهربائي ممتاز واستقرار طويل الأجل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام قطب الحساس الكهروكيميائي ثلاثي الأبعاد لشبكة القياسات الحيوية الأخرى ، مما يُظهر إمكانات كبيرة في مجال أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية عالية الأداء. سيكون لهيكل الكربون النانوي أيضًا قيمة بحثية في مجالات تخزين وتحويل الطاقة الكهروكيميائية والحفز الكهربائي وما إلى ذلك. نتائج البحوث ذات الصلة للنشر في الصغيرة (في الصحافة ، https://doi.org/10.1002/smll.201901527).

تم تمويل العمل البحثي المذكور أعلاه من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ، ومؤسسة العلوم والتكنولوجيا في مقاطعة لياونينغ ، ومشروع تحويل الإنجازات العلمية والتكنولوجية الرئيسي لشنيانغ.

الشكل 1. رسم تخطيطي لهيكل قطب المستشعر الكهروكيميائي والكشف عن المستشعر البيولوجي للجسيمات النانوية التي تم تحميلها على جسيمات ثلاثية الأبعاد من الماس / الكربون

تين. 2 حساسية القطب ، ومكافحة التدخل ، والانتقائية والاستقرار على المدى الطويل من أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية CuO محملة 3D الماس / nanowall الكربون