用于生物传感器应用的金刚石
应用物理
2020-05-11 v1 材料科学
摘要
本文综述了应用于单晶化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜的光学与电化学表面修饰。利用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、循环伏安法和场效应晶体管表征实验，对胺基与苯基连接分子层的共价成键形成进行了表征。胺基与苯基层在形成、生长、厚度及分子排列方面差异显著。我们在金刚石上检测到密度约1014 cm-2（碳键的10%）的胺连接分子单层。胺分子仅初始H端表面区域与碳成键。在苯基层的电化学沉积情形下，由于三维(3D)生长检测到多层形成，这导致形成典型25 {\AA}厚的层。硼掺杂金刚石的电化学接枝在H端化和氧化表面均可进行。此类薄膜与异双官能团交联分子反应后，硫醇修饰的ss-DNA标记物键合到有机体系上。对杂交DNA薄膜的荧光与原子力显微镜应用显示其致密排列，密度高达1013 cm-2。DNA相对于金刚石表面倾斜约35o角。将硫醇修饰ss-DNA的键合时间缩短至10分钟使DNA密度降至约1012 cm-2。AFM划痕实验表明，键合于苯基连接分子的DNA去除阈值力约75 nN，键合于胺连接分子的DNA约45 nN。介绍了利用Fe(CN6)3-/4-介体氧化还原分子、阻抗谱和DNA场效应晶体管器件的DNA传感器应用并进行了讨论。
引用
@article{arxiv.2005.03887,
title = {Diamond for biosensor applications},
author = {Christoph E. Nebel and Bohuslav Rezek and Dongchan Shin and Hiroshi Uetsuka and Nianjun Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.03887},
year = {2020}
}