All-Solution-Processing of Nanoporous and Wrinkled Electrodes on Polymer Substrates for Use in Electrochemical Biosensing
Notice bibliographique
Résumé
Multi-lengthscale electrodes that combine features from the nanometer to millimeter scale are of tremendous interest for use in electrochemical biosensors due to their increased analytical sensitivity and their enhanced interaction with biomolecular analytes. In this paper, we present a benchtop rapid prototyping approach based on all-solution-processing for creating multi-lengthscale electrodes on polymer substrates. Multi-lengthscale electrodes are created by combining xurography, nanoparticle self-assembly, electroless deposition, and polymer-induced thin film wrinkling. Xurography is used to develop a mask for implementing the electrode configuration on polymeric substrates with micrometer resolution. A nanoparticle seed layer is deposited with the aid of molecular linkers to direct the electroless deposition processes to desired locations on the substrate. Electroless deposition is used to create a uniform and conductive thin film on a shrinkable polymer substrate. Thin film wrinkling induced using a shape memory polymer is then used to develop tunable wrinkles with minimum feature sizes in the micro/nanoscale. It is observed that the structural parameters of the wrinkled film such as pore density, wrinkle wavelength, and wrinkle peak-to-valley values are controllable by varying the electroless deposition duration. This structural variability is then used to tune the functional parameters of the electrodes such as sheet resistance and electroactive surface area. The combination of electroless deposition with polymer-induced thin film wrinkling results in thin films having a sheet resistance of 0.39±0.04 Ω/□, which is comparable to films of the same thickness deposited by sputtering. We used the electrodes developed here for enzyme-free glucose detection due to their high surface area induced by the combination of porosity and wrinkling. The results demonstrate that the sensitivity of these electrodes can be tuned by varying the electroless deposition duration. The optimal porous and wrinkled electrodes demonstrate a sensitivity of 23 µA/mM.cm 2 for enzyme free glucose detection, which is 18 times larger than the sensitivity measured with planar electrodes. In sum, an all-solution-processing method is developed, which allows electrodes of various configurations, with tunable features from the nanometer to millimeter scale to be created in a matter of hours. The structural tunability offered by this fabrication method, allows the functional parameters of the electrodes such as sheet resistance, electro-active surface area, and analytical sensitivity to be tuned. The application of the porous and wrinkled electrodes created in this work to enzyme-free glucose detection is demonstrated.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».