Electrochemical methods for graphene-based materials for biosensors - Lampinen, Aku (2020)
Tämän opinnäytetyön kirjallisuuskatsaus käy läpi tyypillisimmät grafeeniin pohjautuvat materiaalit, biosensoreihin liittyvät olennaiset perusteet sähkökemiasta, niihin soveltuvat sähkökemian metodit ja lopuksi erilaisia sovelluksia, jotka käyttävät näitä metodeita biosensoreissa. Kokeellisen osion tavoitteena oli karakterisoida EGNITE, joka on uusi grafeeniin pohjautuva materiaali. Tarkoituksena oli löytää sähkökemiallinen metodi, jonka avulla tätä uutta materiaalia voitaisiin käyttää pH-mittauksissa. EGNITE osoittautui pH-herkäksi materiaaliksi, mutta selkeän ja luotettavan metodin löytämisessä oli haasteita. EGNITE:n karakterisointi suoritettiin käyttämällä Raman spektroskopiaa, pyyhkäisy-elektronimikroskopiaa (SEM), röntgenfotonispektroskopiaa (XPS) ja syklistä voltametriaa (CV). Niiden tulokset osoittivat, että EGNITE on hyvin kapasitiivinen materiaali (41,9 – 52,2 mF/cm2) verrattaessa yksikerroksiseen grafeeniin (21 µF/cm2). Tämän lisäksi osoitettiin, että käyttämällä autoklaavia, materiaalia saatiin onnistuneesti pelkistettyä parantaen sen johtokykyä, joka myös kasvatti sen rakenteessa esiintyvien defektien konsentraatiota. Sähkökemialliset metodit, joita käytettiin pH-herkkyyden tutkimisessa, olivat CV, jännitekontrolloitu sähkökemiallinen impedanssispektroskopia (PEIS), kronoamperometria (CA) ja kronometrinen jännitekontrolloitu sähkökemiallinen impedanssispektroskopia (PEISW). Saadut tulokset käyttäen PEIS-menetelmää osoittautuivat kaikkein lupaavimmiksi. Niistä mittauksista saatuun dataan sovitettiin onnistuneesti ekvivalenttipiiri pH-herkkyyden tutkimiseksi. Tämän opinnäytetyön tuloksista huolimatta lisää työtä materiaalin parissa tulee tehdä, jotta toimiva ja toisinnettavissa oleva sähkökemiallinen metodi pH:n mittaamiseen löytyy. Syynä tähän on ongelmat toisinnettavuudessa ja näytteiden välisissä eroissa.