离子束光刻实现的金刚石绝缘石墨多电极阵列的研制与表征

检测神经元和神经内分泌细胞的量子化胞吐事件是神经科学中的一项挑战性任务。金刚石因其生物相容性、透明性和化学惰性，成为开发新一代生物传感器最有前景的平台之一。此外，通过利用碳的这种同素异形体的亚稳性质，金刚石的电学性质可以从完美绝缘体转变为导电材料（电阻率 Ω·cm）。我们通过离子注入制造了一种适用于细胞培养生长的 16 通道多电极阵列（MEA）。将聚焦的 1.2 MeV He⁺ 束在 IIa 型单晶金刚石样品（4.5×4.5×0.5 mm³）上扫描，以产生具有微米级空间分辨率的高度损伤亚表层结构。注入后，对样品进行退火。该过程使亚表层高度损伤区域转变为嵌入高绝缘金刚石基体中的石墨相。借助三维掩蔽技术，亚表层通道的端点与样品表面接触而露出，从而可用作传感电极。对浓度递增的肾上腺素溶液进行了循环伏安法和安培法测量，以表征该生物传感器的灵敏度。所报道的结果表明，这种新型生物传感器适用于体外检测儿茶酚胺的释放。