Grafeen en aanverwante materialen zijn veelbelovend voor de toekomst van elektrochemische sensoren - detectoren die de zuurstofconcentratie meten, giftige gassen, en andere stoffen, maar veel toepassingen vereisen een grotere gevoeligheid bij lagere detectiebereiken dan wetenschappers hebben kunnen bereiken.

Een onderzoeksteam van de Northwestern University en partners in India hebben onlangs een nieuwe methode ontwikkeld voor het versterken van signalen in op grafeenoxide gebaseerde elektrochemische sensoren via een proces dat 'magneto-elektrochemische immunoassay' wordt genoemd. De bevindingen zouden een nieuwe klasse van technologieën kunnen openen met toepassingen in de geneeskunde, scheikunde, en techniek.

Onderzoekers van de McCormick School of Engineering and Applied Science van Northwestern, het Northwestern International Institute for Nanotechnology (IIN), het Northwestern University Atomic and Nanoscale Characterization Experimental (NUANCE) Center, en het Instituut voor Microbiële Technologie (IMTECH)-India, een nationaal laboratorium van India, bijgedragen aan het onderzoek.

Een paper over het werk, "Verbetering van de elektrochemische detectie op grafeenoxide-CNT nanogestructureerde elektroden met behulp van magneto-nanobioprobes, " werd gepubliceerd op 19 november in Natuurwetenschappelijke rapporten .

Op grafeen gebaseerde nanocomposietfilms zijn recentelijk gebruikt als een effectief detectieplatform voor de ontwikkeling van elektrochemische sensoren en biosensoren vanwege hun unieke gemakkelijke eigenschappen voor oppervlaktemodificatie en hoge ladingsmobiliteit.

Het nieuwe concept van de onderzoekers combineert de voordelen van koolstofnanobuisjes en gereduceerd grafeenoxide met elektrochemisch uiteenspatten van magnetische gouden nanodeeltjes tot een groot aantal metaalionen.

Hoge gevoeligheid werd bereikt door de nanohybride nauwkeurig te ontwerpen en de beschikbare metaalionen te correleren met de analytconcentratie. De onderzoekers gebruikten kleine magnetische deeltjes ingekapseld in een inerte coating van siliciumdioxide om nanostructuren van de kern te maken met gunstige magnetische eigenschappen van metallisch ijzer, terwijl oxidatie of significante degradatie werd voorkomen. Ze werden vervolgens bedekt met goud vanwege de chemische inertie en biocompatibiliteit.

Dit nieuwe immuundetectieplatform toont potentieel voor snelle en gevoelige screening van milieuverontreinigende stoffen of toxines in monsters. Onderzoekers rapporteerden de ultrahoge gevoeligheid van deze methode voor een nieuwe generatie herbicide diuron en zijn analogen tot sub-picomolaire concentratie in standaard watermonsters. Het proces bleek ook efficiënt en kosteneffectief te zijn:tienduizenden gezeefdrukte elektroden kunnen vrij gemakkelijk worden vervaardigd met lage kosten voor een dergelijke hybride test.