science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Zeer gevoelige grafeen-biosensoren op basis van oppervlakteplasmonresonantie

Fig. 1 Het N-Layer-model voor biosensor voor oppervlakteplasmonresonantie (SPR):prisma | Au (50 nm) | grafeen (L 0,34 nm) | detectiemedium, waarbij L het aantal grafeenlagen is, en z0 =100 nm is de dikte van de biomolecuullaag.

Het toevoegen van een paar grafeenlagen aan de conventionele SPR-biosensor met goudfilm zal de gevoeligheid ervan drastisch verhogen. De verbeterde gevoeligheid komt van de verhoogde adsorptie van biomoleculen door de grafeenlaag en de optische modificatie van de grafeenlaag aan de SPR.

Oppervlakteplasmonresonantie (SPR) biosensoren zijn optische sensoren, die oppervlakte-plasmonpolaritongolven gebruiken om de interacties tussen biomoleculen en het sensoroppervlak te onderzoeken. In de conventionele SPR-biosensorconfiguratie, een dunne metaalfilm is aan één kant van het prisma gecoat, tussen het meetmedium en het prisma. De metaalfilm is meestal gemaakt van edele metalen, zoals goud en zilver, die de voortplanting van oppervlakteplasmonpolariton bij zichtbare lichtfrequenties ondersteunen. Maar, goud heeft meestal de voorkeur omdat het in verschillende omgevingen goed bestand is tegen oxidatie en corrosie.

Echter, biomoleculen adsorberen slecht op goud. Dit nadeel beperkt de gevoeligheid van de conventionele SPR-biosensor.

Een aantrekkelijke manier om de gevoeligheid van de SPR-biosensor te verbeteren, is door de goudfilm te functionaliseren met biomoleculaire herkenningselementen (BRE) om de adsorptie van biomoleculen op het goudoppervlak te verbeteren.

Fig. 2 (a) De oppervlakte-plasmonresonantiekrommen voor de conventionele biosensor (L =0) (zwarte dunne lijnen) en de monolaag grafeenbiosensor (L =1) (blauwe dikke lijnen) voor He-Ne-laserlicht (λ0 =633 nm):prisma (1,723) | Au (50 nm, 0,1726 + i 3,4218) | grafeen (L × 0,34 nm, 3 + ik 1.149106) | water (1.33) voor (stippellijnen) en na (ononderbroken lijnen) de adsorptie van biomoleculen, uitgaande van dezelfde verandering van de brekingsindex ∆n =0,005. (b) De gevoeligheidsverbetering ∆SRIL/SRI0 als functie van het aantal grafeenlagen L.

Hier, we stellen voor om grafeen te gebruiken als de BRE, waar een vel grafeen is gecoat op het gouden oppervlak in de conventionele SPR-biosensor-opstelling. Graphene-on-Au (111) is onlangs voorgesteld en gefabriceerd, waarvan is aangetoond dat het stabiel biomoleculen adsorbeert met op koolstof gebaseerde ringstructuren (bijv. ssDNA).

Deze speciale eigenschap van grafeen maakt een grotere verandering van de brekingsindex nabij het grafeen mogelijk | detectiemediuminterface dan die van de conventionele SPR-biosensor. Bovendien, de coating van het gouden oppervlak met grafeen zal ook de voortplantingsconstante van oppervlakteplasmonpolariton (SPP) wijzigen; daardoor de gevoeligheid voor verandering van de brekingsindex veranderen.


Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wat zijn natuurlijke polymeren?

    Enkele van de meest voorkomende voorbeelden van polymeren zijn kunststoffen en eiwitten. Hoewel plastics het resultaat zijn van het industriële proces, zijn eiwitten rijk aan aard en worden ze daarom meestal als een

  2. Wat is een voorbeeld in een levend systeem van hoe moleculair van vorm is?
  3. Onderzoek naar superstil gemaakte DNA hints naar nieuwe manieren om cellen te herprogrammeren
  4. Vijf soorten ecologische relaties
  5. Factoren die celdeling beïnvloeden
  6. Welke organellen zijn membraansusjes die worden gebruikt om moleculen te transporteren?
  7. Wetenschapper roept publiek op om genen van bedreigde vleermuissoorten te ontsluiten
  8. De gemiddelde levensduur van skeletspiercellen
  9. DNA versus RNA: wat zijn de overeenkomsten en verschillen? (met diagram)

Wetenschap