静电纺纳米纤维制备及其在电子生物传感器件的应用

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)卷２０１８年第９期(４９

静电纺纳米纤维制备及其在电子生物传感器件的应用

(惠州学院电子信息与电气工程学院,广东惠州５１．１６００７;

∗

潘东成１,林　昌２,张天立３

)莆田学院机电工程学院,福建莆田３师范大学机电工程学系,台北１２．５１１００;３．０６

摘　要:并且应用于电子生物传感器件的检测.以　使用简易方法直接制备可折叠的纳米纤维石墨烯薄膜电极,网版印刷技术制作出的石墨烯薄膜,用波长为３５５nm的紫外光纳秒激光脉冲进行烧蚀加工制作出石墨烯薄膜电极.控制激光脉冲的能量密度与材料移除重叠率两个工作参数.在常压环境下,可在薄膜上制作电极间距宽为,使用质量分数为９％的聚乙烯醇(与６０μm的网印石墨烯薄膜电极.结合静电纺技术,olvinlalcoholPVA)pyy

,葡萄糖氧化酶(然后再与聚二氧乙基噻吩∶聚苯乙烯磺酸lucoseoxidaseGOD)复合纳米纤维进行交联处理,g(()())溶液进行混纺后,经由静电纺喷涂ol３,４Ｇethlenedioxthiohene∶polstrenesulfonatePEDOT∶PSSpyyypyy

制作出可折叠的纳米纤维结构于石墨烯薄膜电极上.此外,藉由滴入不同浓度的葡萄糖溶液于石墨烯电极结构/的纳米纤维传感区域内;观察其电性变化情形,测得出葡萄糖浓度在０．０１~３．１５mmolL区间范围内具有一趋近线性的变化,这检测结果将是能应用在低浓度、高灵敏性的电子生物传感器件.关键词:可折叠;石墨烯;纳米纤维电极;葡萄糖检测　激光脉冲;中图分类号:　TB３３２

文献标识码:A

:/DOI１０．３９６９i．ssn．１００１Ｇ９７３１．２０１９．０９．０１２j

０　引　言

随着纳米科技的不断进步,近年来已有许多研究是以纳米技术制作石墨烯传感器件.相较于以往使用半导体微影技术制备出的纳米等级的器件而言,不仅要在无尘环境下进行操作,制作程序也很繁琐.而使用激脉冲光的加工技术,它在制作网印石墨烯薄膜电极结构上具有免除光罩、可编程电极图案结构和材料直接移除等应用潜力优点.

[]

Wakaa等１针对多层石墨烯材料使用纳秒激光y于波长为２４８nm和脉冲宽度为２０ns的实验参数进

下移除石墨烯层.因为是在较小的能量下提高速度,每发激光仅只有少量的重叠情形,能量只会由石墨烯层吸收并导致移除,而剩余的能量并未达到基板的剥蚀阈值,所以不会损伤基板.但是这方法因为使用飞秒激光加工和以硅晶圆作为石墨烯基板,它在制作价格上昂贵,不适合制作低成本高灵敏度的电子生物传感器.

近年来,纳米纤维制备技术已受到广泛关注,其中静电纺技术具有制备时间短、可于非真空下进行操作的优点,因此被广泛用于直径范围从几微米到几十纳∶PSS制作可控制导电性的纳米纤维薄膜应用于应变

传感器上,若添加硫酸或者二甲基亚砜等溶液可将聚/苯乙烯磺酸钠移除使电导率从４．８×１０－８Scm提升/到１．并使纳米纤维与电极间有良好的７×１０－５Scm,

[]欧姆接触.Chao等６将PVA复合PEDOT∶PSS制][]３Ｇ４

.L米的纤维制备[iu等５利用PVA复合PEDOT

/IDIG峰值强度比的结构失序度变化.发现激光能量

//密度在＞３MWcm２时IDIG峰值强度比会发生IG

峰值下降,这是由于激光加ID峰值明显上升的变化,工使得石墨烯薄膜层缺陷增加的缘故.而激光能量密/度在１．分别使用单发激光脉冲及双发４MWcm２时,激光脉冲进行电性变化研究发现电极的电阻值有明显改变,这研究结果提供了在一般常压状态下制作多层

[]石墨烯薄膜电极的可行方法.Sahin等２使用飞秒激

行多层石墨烯加工研究.利用拉曼光谱分析观察的

作出线宽为１００~３００nm的导电纳米纤维于微阵列电极上,并且再与戊二醛溶液进行交联.当交联的浓度比为１∶５可制作出不溶于水的纳米纤维结构,并０时,/萄糖检测上,研究发现葡萄糖浓度在０．１~１mmolL之间时会有线性关系.

本文以激光脉冲烧蚀加工方法制作网版印刷多层

[]

/得到好的电导率值约４~８Sm.Ren等７使用静电

纺技术制作PVA复合GOD的纳米纤维薄膜应用于葡

、光于波长为１０脉冲宽度５能量１３０nm、５０fs００nJ/和扫描速度３００mms的实验参数进行单层石墨烯二氧化硅/硅基板加工,藉由较小的激光能量以及提高激光扫描速度的方法;在不损害二氧化硅/硅基板的情况

∗

);基金项目:福建省中青年教师教育科研资助项目(现代光学测量与激光无损检测福建省高校重点实验室开放基JAT１７０５０７

);)金资助项目(福建省激光精密加工工程技术中心开放基金资助项目(２０１６JZA０１８S２０１６０４０４

:收到初稿日期:收到修改稿日期:通讯作者:潘东成,２０１９Ｇ０３Ｇ１２２０１９Ｇ０９Ｇ１０EＧmaildr．an＠hotmail．comp

,作者简介:潘东成　(男,台中人,副教授,博士后,从事激光精密加工与无损检测.１９７０－)

潘东成等:静电纺纳米纤维制备及其在电子生物传感器件的应用

石墨烯薄膜电极结构

[]８Ｇ９

１０]纤维作为感测区域,利用微流道系统[制作了一组纳

,并结合静电纺技术制作纳米

极应用于电子生物传感器件,目的为检测葡萄糖溶液浓度.使用激光脉冲对经网版印刷方式而成的多层石

]１１Ｇ１２

,墨烯结构进行加工制作出薄膜电极[接者利用静

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米纤维电子生物传感器,然后进行定性的葡萄糖溶液浓度检测.因无需在无尘环境下进行检测,相较于目前医院所使用检测机,提供一个快速精确检测方法,有助于落实定点照护的预防医学.

电纺技术产生线径大小一致的纳米纤维喷涂在石墨烯电极结构上形成均匀的多孔性纳米纤维薄膜用作为感测区域,进而开发出一组电子生物传感器件,最后结合微流道系统进行定性的葡萄糖浓度的电性检测,以其得到一线性关系的电性量测结果.整个研究实验流程设计如图１所示.

１　实　验

１．１　实验方法流程

以非真空的制程方法制作纳米纤维石墨烯薄膜电

Filectronicbiosensinlectrodeoverallexerimentaldesinproductionprocessg１Egepg

/密度为１．激光重复频率为１改变１．２　网印石墨烯薄膜电极的制作２Jcm２、００kHz时,

/首先使用网版印刷技术将石墨烯墨水转印至基板不同的扫描速度下进行划线的加工,速度从１００mms上.这石墨烯墨水是从网目上方均匀滴入,网目下方

放置玻璃基板,利用刮板刮过墨水,使墨水透过网目均匀分布于玻璃基板,等干燥后,即完成网版印刷石墨烯

]１３

.以波长为３试片制作[５５nm掺钕钒酸钇材料晶体的纳秒紫外激光脉冲进行加工,由于纳秒激光脉冲加工时会产生明显的热影响区;所以在进行电极间距参

数设计时,将先设计制作６０,１２０和２００μm３种不同尺寸间距的电极.最后再分别量测其电阻值找出最佳电性的电极间距.

在进行激光加工过程,需先考虑激光能量密度值、激光脉冲重叠率和能量剥离阈值,才能得出适当的工作参数.首先以激光功率计进行不同电流百分比对应)的能量值校正,并使用式(换算出激光能量密度值１

/,/开始,每次增加２一直到１５００mms００mms的参数进行实验.同时探讨在何种情形下会有较好的移除

[]１４

)效率.这脉冲重叠率值的式(为２

图１　电子生物检测电极制作流程图

æ１－Vö÷×１()PO＝ç００％２

èD×fø

/;单位:　　式中,V为激光扫描速度,mmsD为激光

.光斑大小,单位:单位:m;Hzf为脉冲重复率,μ

然后进行激光烧蚀的动作,目的是要得到激光脉冲加工后对石墨烯薄膜电极层的剥离阈值.利用光学显微镜量测出６个点的实验能量阈值,取平均值后,将此参数值利用式(回推可计算出不同能量对于网印３)石墨烯层加工线宽的理论值,并与实验加工的实际线宽值进行比较探讨.这里所谓的剥离阈值是指纳秒激

[１５]

()为３

E()Fluence＝１

πD２;单位:单　　式中,E为能量,JD为激光光斑直径,

位:m.μ时调变不同的电流百分比以记录激光能量与１００kHz

石墨烯薄膜层移除宽度和深度的关系,从１５％的电流开始,每次增加２．直到４再使用三维激光共５％,０％,轭焦显微镜进行加工线条的深度和宽度量测.

而在激光脉冲重叠率的实验部分,使用激光能量/、当激光扫描速度为１激光重复率为００mms

光脉冲对于移除材料的最低能量密度阈值,使用的式æF０ö

÷()W２＝２ω０２lnç３èFtøh

单位:　　式中,W为激光加工线宽,m;ω０为光腰半μ

径,单位:m;F０为激光能量密度,Fth为激光剥离能μ量密度阈值.

１．３　利用静电纺技术制作纳米纤维

用自行组装的静电纺设备,以微量泵推动注射针筒作为驱动,将高压电源供应器接在稳压器上以保持

工作电压至１高压仪输出的正端接在针头尖端,５kV,而接地端接在收集板上,通过电压、针头到收集板间之距离及溶液流速等参数制作可折叠的纳米纤维结构.选用具有良好化学热稳定性和无毒高生物相容性/)的P作为主要静电纺纳VA材料(Mw＝８９０００gmol

１６Ｇ１７]

.将P米纤维高分子溶液[VA粉末与去离子水调

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配出５种分别为５％,７％,９％,１１％和１３％不同浓度质量分数的P然后VA溶液进行电纺制作纳米纤维,并选择最佳比例参数来提升PSS溶液进行混纺实验,

纳米纤维导电性.

１．４　纳米纤维薄膜电极的葡萄糖浓度电性量测方法

将表面均匀分布可折叠纳米纤维结构的石墨烯电极试片;进行不同浓度葡萄糖溶液电性量测,观察响应/曲线变化.操作方法为完成GOD酵素固定于PVA再与调配比例为１∶１,５∶１和１０∶１的PEDOT∶

FiamansectrumofscreenＧrintedgraheneg２Rppp

thinfilmslaery

,　　利用原子力显微仪(VeecoBrukerDIDimension型号３和扫描式电子显微镜(１００,德国)Hitachi公司,型号S日本)分析网印石墨烯层表面形貌与截Ｇ３４００N,约为３μ约为m.原子力显微镜量的表面粗糙度(Ra)

５nm.依据下列的光学公式吸收率(A)R)T)＋反射率(＋透过率(＝１使用分光光谱仪进行光学特性量测,对试片的正面和背面进行量测反射率(和透过率(值.反射率从R)T)紫外光波段到红外光波段的范围,均小于３％,而透过率也几乎为０.从而得到网印石墨烯层从紫外光波段到红外光波段的范围下吸收能量均可达约９７％以上的吸收率值.因此这有利于后续激光加工的电极制作.而选用激光波长为３是因为由实５５nm进行实验,验值得到在此波段能量吸收率值是最大的,如此预估在激光加工时可以得到较精准的线宽,对于电极间距的控制将更为精准.

出的影像显示网印石墨烯表面很均匀.这膜厚度大小())面厚度.如图３所示,扫描电子显微镜所呈现a~(c图２　经网版印刷后石墨烯薄膜层的拉曼光谱图

[８]

.然后以葡萄糖粉PEDOT∶PSS复合纳米纤维上１

末加上磷酸盐缓冲液(调配成葡萄糖溶液.１×PBS)

将电性量测仪接在纳米纤维电极,分别于固定的间隔时间加入不同浓度的葡萄糖溶液进行电性量测,这样可得到各个葡萄糖溶液的浓度电性值.

２　结果与讨论

２．１　网印石墨烯薄膜电极制作结果分析

以光波长为５１４nm的拉曼光谱仪(Hitachi公司,型号U对网印石墨烯薄膜层电极进行材Ｇ４００１,日本)如图２所示,分别于１３５４,１５８１和２７１７cm－１处具有料特性检测.量测得到的拉曼本征光谱峰值有３个.

、晶格中缺陷的程度)石墨化程度)以ID峰值(IG峰值(

,及I堆叠程度)其中I２D峰值(２D峰值强度小于IG峰值

强度,可推测为多层石墨烯材料.

,FicreenＧrintinrahemethinfilmssurfacerouhnessofimaeanalsisitsmanifiedviewimaeandg３Spggpggygg

sectionthickness

脉冲能量对网印石墨烯薄膜电极加工的线宽与深度　　激光能量密度和脉冲重叠率这两个工作参数是影响网印石墨烯薄膜电极试片在制作时的加工深度与线的平均能量阈值,经式(计算回推,可以得到网印石３))墨烯层在激光加工后的剥离阈值.如图４(所示为a/激光脉冲能量密度从０．不同激光６~４．７Jcm２之间,/宽变化的重要参数值.进行烧蚀加工得到０．３Jcm２

/值.选用能量密度为４．７Jcm２作为最佳激光烧蚀的参数,除了加工线宽的深度约为２．宽度约为６μm;层被激光烧蚀尽而造成玻璃基板的损害.所以本文选得到加工电极线宽边缘也较为平整.但如６０μm外,

果再持续增加能量密度值的话,将会使得石墨烯薄膜

图３　网版印刷石墨烯试片表面粗糙度分析情形、区域影像放大图和截面厚度大小

潘东成等:静电纺纳米纤维制备及其在电子生物传感器件的应用

/择能量密度值为４．７Jcm２作为最佳激光加工的最佳/４．７Jcm２的激光脉冲能量密度值进行烧蚀模式加工情形和热影响区范围.当激光能量密度增加,实际加工线宽会偏离理论计算值的线宽,这是由于声子在晶,格中传递热的时间约１p而所使用的纳秒激光脉冲s值进行石墨烯薄膜电极制作.而图４(所示为以b)

每发能量停留时间约为数个纳秒,远小于声子传递热的速度,因此使用纳秒脉冲激光加工烧蚀移除材料,将会产生热影响区.当激光能量密度如果越大,因吸热增加所造成的热影响区也会变大.由实验结果显示,选择适当的激光脉冲能量密度值进行电极加工,才能达到精确的电极宽度与深度.

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),/图４　不同激光脉冲能量对网印石墨烯薄膜层加工的线宽与深度情形(以４．a７Jcm２的激光脉冲能量密度值

)进行烧蚀模式加工情形和热影响区范围(b

FicreenＧrintedgrahenethinfilmslaerlinewidthanddethprocessedblaserpulsefluencedifferentenＧg４Sppypy

２

),/()erarocessintlaserfluenceof４．７Jcmandtheextentofheataffectedzonebgy(pga

)可由整且粗糙,将会造成电极精确度降低.如图５(所　　而针对脉冲重叠率工作参数设定的讨论,c

()()/图５所示激光脉冲重叠率加工示意图来看,图５示,分别为设定激光脉冲扫描速度为１ab００mms时与/光扫描速度从１每次增加２００mms开始,００~

/后,线宽会随著脉冲重叠率的下降而从１５００mms脉冲重叠率值会从９３２μm降至１１μm;６．６％下降到

加工线宽与激光４７．５％.这表示激光扫描速度越快;脉冲重叠率会下降.如此所移除的线宽边缘会越不平为激光脉冲重叠率与加工线宽关系图.当不同激

/扫描速度达到１５００mms的石墨烯薄膜电极线宽加/工情形.发现以扫描速度为１除００mms进行加工,了有高的激光脉冲重叠率,其加工的线宽边缘也相对会平整.所以本文的加工参数设定是选用激光扫描速/、度为１脉冲重叠率为９００mms６．６％的值进行电极加工.

/图５不同激光脉冲重叠率的线宽变化情形和扫描速度１　激光脉冲重叠率加工示意图、００与１５００mms时的情形

,FichematicdiaramofprocessinflaserpulseoverlaatevariationoflinewidthofoverlaateofdifＧg５Sggoprpr

,/ferentlaserpulseandcaseofscannineed１００and１５００mmsgsp

电阻得到５由量测数值　　使用激光脉冲加工方法制作出６０,１２０和２００μm６０,６１０和６８０Ω３个电阻值,

不同尺寸线宽电极,利用电表在固定距离分别量测其可得在电极宽度为６０μm时会有最佳的电性.同时

将以它作为制作电子生物传感器的实验值.

２．２　复合纳米纤维的交联混纺结果分析

当完成网印石墨烯薄膜电极的激光加工后、接者是以静电纺的技术制作可折叠的纳米纤维.依据纳米纤维材料的特性,要得到一个好的纳米纤维膜主要是看是否有高比表面积、纤维线径大小是否一致和具高孔隙率膜材结构等物理参数.经电纺技术做出的纳米纤维为了避免进行生物检测实验时;因需要与水溶液接触而使得纳米纤维溶解,导致传感器失效的问题发

１９]

,生.所以必须经过交联处理的程序[使得纳米纤维

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１１％和１３％不同质量分数浓度所静电纺出的PVA纳

米纤维来分析.本文采用质量分数浓度为９％的PVA纳米纤维与GOD做交联.因为相较于其它不同质量分数浓度的实验参数所产生的问题,例如形成部分较粗且较扁平的纳米纤维、随着浓度增加电纺出的纳米纤维线宽会越粗和纤维结成粒珠状等来看,它是优于其它不同质量分数浓度的PVA纳米纤维.如图６扫描电子显微镜照片所示,质量分数浓度为９％PVA纳米纤维,它的直径大小约为１３０~１７０nm区间范围内;线径大小是均一分布;且线径误差小和有高的多孔隙率,这在检测上可提升灵敏度与稳定性.所以选择它来作为后续混纺的参数.

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雾化器雾化戊二醛蒸气的方法进行约３０min的

/PVAGOD交联动作.从５种分别为５％,７％,９％,

达到耐水性和稳定GOD的活性.本实验使用超音波

图６　质量分数浓度为９％、线径大小约为１３０~１７０nm区间的PVA纳米纤维膜扫描电子显微镜照片FiEMimaesofaPVAnanofiberwithamassfractionconcentrationof９％andfiberdiametersizeofaＧg６Sgp

roximatel３０Ｇ１７０nmpy１

/()、()所示会局部产生如神经元般地由中心发散的　　选用PEDOT∶PSS与经交联后的PVAGOD纳bc

米纤维进行混纺,其目的是为了提升纳米纤维电性响纳米纤维结构或者是线径粗细不均一的现象发生,不())应和环境稳定性.如图７所示,分别为加入不a~(c/同比例的PVAGOD纳米纤维与PEDOT∶PSS.当

()混纺比例为１∶１时如图７所示,纳米纤维的线径仍a

适用于制作传感纳米纤维结构,所以选用混纺比例为１∶１的参数条件在进行生物检测实验时将会有好的

电性表现.

保持均一性;而混仿比例为５∶１及１如图７０∶１时,

/图７　经交联后的PVAGOD纳米纤维与PEDOT∶PSS进行混仿的扫描电子显微镜照片其混纺溶液比例分别

为１∶１,５∶１和１０∶１

/,FiEMimaesofaftercrossＧlinkedPVAGODnanofibersandPEDOT∶PSSblendintheblendinoluＧg７Sgggs

tionratiosare１∶１,５∶１and１０∶１resectivelpy

够均匀分布在电极上,且具有高吸附、高孔隙率的特２．３　可折叠纳米纤维电极用于葡萄糖溶液检测分析

//经过交联及混纺后的P性.将葡萄糖溶液滴入网印石墨烯电极上的可折叠纳VAGODPEDOT∶PSS复合纳米纤维在网印石墨烯薄膜电极上会形成可折叠的纳米纤维膜于电极上.依据纤维可折叠的特性,能

米纤维区域,进行电子生物的电性检测,所使用的仪器,型号为纳米元件电性参数量测系统(Ailentg

,型号４型号８B１５４２A;HP,１１１０A和Ailent２８４A,g

.而这葡萄糖生物检测的机制主要是以葡萄糖美国)

氧化酶与葡萄糖溶液进行专一性的酵素反应,当葡萄糖分子接触到葡萄糖氧化酶时,会进行脱氢反应而形成葡萄糖酸内脂.当碰到氧气时,葡萄糖氧化酶－黄

GODＧFAD＋葡萄糖

素腺嘌呤二核苷酸氢气又会被氧化而产生过氧化氢.

潘东成等:静电纺纳米纤维制备及其在电子生物传感器件的应用

过氧化氢会在电极上进行自我氧化还原反应而产生电子,如此便可以量测到电性,量测到的电阻是与过氧化氢的量成反比,电流会与过氧化氢的量成正比,如此可以间接定量葡萄糖溶液的浓度.其反应方程式如

]２０

下[所示

０９０８１

－

()H２OH＋＋Oe３→２２２＋２

)///所示,经过混纺的P　　如图８(aVAGODPEDOT３．１５mmolL不同葡萄糖溶液浓度时的电阻值与时间

三者之间变化情形,可发现在加入的葡萄糖溶液浓度∶PSS复合纳米纤维电极进行在不同的葡萄糖浓度下

FADH２＋葡萄糖内脂→GODＧ

GODＧFADH２＋OＧFAD＋H２O→GOD２２

()１

()２

所量测到的电阻响应值.量测时由于葡萄糖溶液中的水分子在电压高于１．导致量测数值２V时会被电解,因此检测所给定电压设为１V.从左图中可观察到在加入葡萄糖溶液的前后,电阻值会随时间改变而有明显剧烈的变化,这可以推测所使用的可折叠纳米纤维传感器件是具有良好的灵敏度.接者找出在时间持续进行时,滴入不同浓度葡萄糖溶液所产生的电阻响应变化情形.以图中的内插图为表示.当加入从０．０１~

可能会含有水分子被电解的电子而造成量测值误差,

//入检测的葡萄糖溶液分子与PVAGODPEDOT∶

进行化学反应后产生PSS复合的纳米纤维相互结合,的过氧化氢,在接触到电极后发生自身氧化还原反应而产生电子,使得量测到的电阻值下降.此外、如图８()所示,可观察到所量测的葡萄糖浓度范围在０．b０１,/０．１５,１．５５,２．４５和３．１５mmolL葡萄糖浓度下对于电流大小呈现一趋近线性的表现,代表它可应用于低浓度高灵敏的葡萄糖量检测.

越来越高;感测组件的电阻值会逐渐下降,其原因为加

)//)图８　(量测P加入aVAGODPEDOT∶PSS复合纳米纤维石墨烯电极在不同葡萄糖浓度电阻值的变化和(b

不同葡萄糖浓度与电流之间的响应关系图)M//FiaeasurementofresistanceofPVAGODPEDOT∶PSScomositenanofibergraheneelectrodeatg８(ppdifferentglucoseconcentrationsand(b)resonserelationbetweendifferentglucoseconcentrationsandpcurrent

/时即有明显的电阻值变化,且在０．０１~３．１５mmolL

３　结　论

间,电流响应具有一线性关系.在此范围下适合进行

实验成功地开发了一个能有效地使用纳秒激光脉冲加工与静电纺技术制备出适当电极线宽间距为６０μm的纳米纤维石墨烯薄膜电极,作为电子生物传

感检测装置.由于激光加工具有免除光罩,直接写入的优点.可以加快电极制作速度.选用紫外激光脉冲/波长为３能量密度为４．５５nm、７Jcm２和激光脉冲重叠率为９６．６％的实验值作为制作电极结构的最佳参数.为了获得高电导率,可以通过使用静电纺技术在电极结构的表面上喷涂形成可折叠的纳米纤维.因其纳米纤维薄膜结构具高孔隙率、高吸附的生物相容性和具有較高比表面积的特性,可大幅提升检测灵敏度.在葡萄糖生物分子检测,分别加入不同浓度的葡萄糖/溶液于电极上,发现在加入０．０１mmolL葡萄糖溶液

低浓度、高灵敏度的葡萄糖溶液检测.提供了一个快速生产制作石墨烯纳米纤维薄膜电极的方法途径.並且证实了直接用于检测生物样品的可行性.参考文献:

[]１　WakavaF,TeraokaT,KisaT,etal．EffectofultraＧvioＧ

[]letlaserirradiationongraheneJ．MicroelectronicEniＧpg

]rahenethrouhfemtosecondlaserablation[J．Aliedgpgpp

,():PhsicsLetters２０１４,１０４５０５３１１８Ｇ０５３１２２．y

,():neerin２０１２,９７５１４４Ｇ１４６．g

[]２　SahinR,SimsekE,AkturkS．Nanoscalepatterninfgo[]:３　GreinerA,WendorffJH．Electrosinninafascinatinpgg

[]methodforthepreaＧrationofultrathinfibersJ．AneＧpg

５６７０Ｇ５７０３．

,２:wandteChemieInternationalEdition００７,４６(３０)

[][]４　LuP,DinAlicationsofelectrosunfibersJ．ReＧgB．ppp

,():centPatentsonNanotechnolo２００８,２３１６９Ｇ１８２．gy[],e５　LiuN,FananJtal．ElectrosunPEDOT∶gG,Wp

PSSＧPVAnanofiberbasedultrahihＧstrainsensorswithg

]controllableelectricalconductivitJ．JournalofMateriＧy[

０９０８２

)卷２０１８年第９期(４９

[]１３　RandviirEP,BrownsonDAC,MettersJPM,etal．

,ThefabricationcharacterizationandelectrochemicalinＧ

vestiationofscreenＧrintegraheneelectrodes[J]．gpp[]１４　PacuentinW,CaronN,OltraR．NanosecondlasersurＧq

:facemodificationofAISI３０４LstainlesssteelInfluence[],H１５　MartinSertwienznerM,etal．SotＧsizedeＧgA,Lp():７８８３Ｇ８８４．

[]１６　RiananuA,KusumaatmaaA,SuvonoEA,etal．SolＧjj

endenceofablationthresholdindielectricsforfemtoＧp

]secondlaserpulses[J．AliedPhsicsA,２００３,７７ppyventvaortreatmentimrovesmechanicalstrenthofppg

[]electrosunpolvinlalcoholnanofibersJ．NanotechnＧpyy[]thebeamoverlanpittinorrosionresistanceJ．AＧpogcp

,liedSurfaceScience２０１４,２８８:３４Ｇ３９．p

４５９８Ｇ４６１１．

,２:PhsicalChemistrhemicalPhsics０１４,１６(１０)yyCy

,():alsChemistr２０１１,２１４７１８９６２Ｇ１８９６６．y

[]６　ChoD,HoekerN,FreFabricationandcharacＧpyMW．

]terizationofconductinolvinlalcoholnanofibers[J．gpyy,MaterialsLetter２０１２,６８:２９３Ｇ２９５．

[]７　RenG,XuX,LiuQ,etal．ElectrosunpolvinlalcoＧpy(y

)/hollucoseoxidasebiocomositemembranesforbiosenＧgp

,soralication[J]．Reactive&FunctionalPolmersppy

():２００６,６６１２１５５９Ｇ１５６４．

[],８　KiiskV,KahroT,KozlovaJetal．Nanosecondlaser[]９　ShenX,Wanetal．MultilaergraheneenaＧgZ,WuY,yp

[],treatmentofgraheneJ．AliedSurfaceScience２０１３ppp

):２７６(３７１３３Ｇ１３７．

):１６(６３５８５Ｇ３５９３．

[]１０　ChanChenZC,LeeYW,etal．UltrafastlasergTL,２０１６,１５８:９５Ｇ１０１．[]１１　AntiochiaR,GortonL．AnewosmiumＧolmermodiＧpy():１０２８７Ｇ２９３．[]１２　FrolovVD,PivovarovIPA,ZavedeevEV,etal．LaＧ

serＧinducedlocalprofiletransformationofmultilaeredy

]rahemeonasubstate[J．Otics&LaserTechnoloＧgpp,():２０１５,６９１３４Ｇ３８．gy

fiedscreenＧrintedgrahemeelectrodeforfructosedeＧpp

[],tectionJ．SensorsandActuatorsB:Chemical２０１４１９５

bleshiherefficiencnimrovinhermalconductivitiesgyipgt

/],ofgraheneeoxomosites[J．NanoLetters２０１６,ppycpablationofsodaＧlimeglassforfabricatinicrofluidicgm

,illararrahannels[J]．MicroelectronicEnineerinpycgg

,olo２０１８,４:１Ｇ１９．gy

[],１７　LaurenMC,ChristineL,FreetalFunctionalＧyMW,

)nizedelectrosunpolvinlalcoholanofibersforonＧpy(y[]１８　SchroteK,FreEffectofirradiethlenedioxＧyMW．yy

):()thioheneolstrenesulfonatenanofiberconductiviＧppyy

[]chioncentrationofE．colicellsJ．AnalticalandBioＧpcy

,():analticalChemistr２０１６,４０８９１３２７Ｇ１３３４．yy

[],():tJ．Polmer２０１３,５４１１７３７Ｇ７４２．yy

[]１９　TanSauinardinetal．InsitucrossＧgC,qgCD,HgJR,

()[]linkinfolvinlalcoholnanofibersJ．MacromoleＧgopyy,():cules２０１０,４３２６３０Ｇ６３７．

[],２０　PiaoY,HanDJSeoTS．Hihlonductivegrahitegycp

,():cal２０１４,１９４２７４５Ｇ５４．

nanoarticlesbasedenzmebiosensorforelectrochemicalpy

[]lucosedetectionJ．SensorsandActuatorsB:ChemiＧg

Alicationofnanofiberelectrodemadebsednanolaserpulseppyu

rocessinndelectrosuntechniuetobiosensinevicedspgapqgd

１２３

PANDonchenLINChanZHANGTanligg,g,g

methodandalhemtothedetectionofelectronicbiosensors．Grahenethinfilmswerefabricatedbcreenppytpys

rintinndgraheneelectrodeswerefabricatedbblationofrahenethinfilmwith３５５nmultravioletnanoＧpgapyagp

,secondlaserpulse．TheworkinarametersfluenceoflaserpulseandmaterialremovaloverlaateareconＧgppr,trolled．InanormalatmoshericpressurethescreenＧrintedgraheneelectrodeinanelectrodegaf６０μmppppo

canbemadeonthethinfilm．Thepolvinlalcohol(PVA)andglucoseoxidase(GOD)comositenanofiberyyp

,withmassfractionconcentrationof９％andelectrosuntechniueareusedforacrosslinkinrocess．Nextitpqgp

:()()isblendedwithapol３,４ＧethlenedioxthioheneolstrenesulfonatePEDOT∶PSSsolution．BlecＧy(yyppyyye

trosunmethodthefoldablenanofiberstructureismadeonthegraheneelectrode．InthenanofibersensineＧppgr

,ionofthegraheneelectrodestructuredriintowithglucosesolutionatdifferentconcentrationsisobservedgpp

/andanaroximatellinearvariationismeasuredintheglucoseconcentrationraneof０．０１to３．１５mmolL．ppyg

ThisresulthasagoodalicationforlowconcentrationglucoseinsectionanditcanbeusedforhihlensitivepppgyselectronicbioＧsensinevices．gd

:;;;;Keordslaserpulsefoldablerahenenanofiberelectrodelucosedetectionywgpg

(,H,;１．SchoolofElectronicInformationandElectricalEnineerinuizhouUniversitHuizhou５１６００７,Chinaggy

,,;２．SchoolofMechanicalPutianUniversitPutian３５１１００,Chinay,,)３．DeartmentofMechatronicEnineerinNationalTaiwanNormalUniversitTaiei１０６,Chinapggyp

:AbstractTheaimofthisstudstofabricatefoldablenanofibergrahenefilmelectrodesdirectlimleyipybysp