利用单根单壁碳纳米管作为电极器件的制备方法及利用其进行多巴胺检测的方法技术

本发明专利技术公开了利用单根单壁碳纳米管作为电极器件的制备方法及利用其进行多巴胺检测的方法，具体操作步骤如下：步骤一：制备单壁碳纳米管；步骤二：在步骤一中制备出的单根单壁碳纳米管的两端修饰上一对金电极；具体操作方法如下：s1，使用HCl溶液除去已生长碳纳米管的硅片表面的铁催化剂；HCl溶液要在70℃中保持约30min处理碳纳米管的硅片；s2，取出单壁碳纳米管的硅片，用氮气枪吹干硅片表面的；s3，利用20mm*20mm金属掩膜版和生长碳纳米管的硅片重叠在一起，金属掩膜版上是有镂空的框架。利用单根单壁碳纳米管作为电极的器件制备及其用于多巴胺的检测，其中单壁碳纳米管具有良好的导电性能、纳米级尺寸，比表面积大等特性。比表面积大等特性。比表面积大等特性。

【技术实现步骤摘要】
利用单根单壁碳纳米管作为电极器件的制备方法及利用其进行多巴胺检测的方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料领域，特别是利用单根单壁碳纳米管作为电极器件的制备方法及利用其进行多巴胺检测的方法。

技术介绍

[0002]多巴胺(DA)作为一种儿茶酚胺神经递质，能够影响大脑功能和中枢神经系统。它还影响肾脏、激素和心血管系统。多巴胺与老年痴呆症、精神分裂症等各种疾病有着密切的联系。因此DA检测对于这些疾病的早期诊断和治疗至关重要。
[0003]碳材料作为电极被广泛用于核酸、蛋白质、病毒以及微生物等生物分子的检测。其中碳纳米管具有较大的比表面积、导电性强、强大的吸附能力、良好的光学性能等性质，被广泛应用于生物检测领域。
[0004]其目前很少人利用单根单壁碳纳米管作为电极，形成一个微米器件，用于检测多巴胺。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供制备简单、低成本、操作简单的碳纳米管器件。基于单根单壁碳纳米管作为电极，用于检测生物分子多巴胺。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供利用单根单壁碳纳米管作为电极器件的制备方法，具体操作步骤如下：步骤一：制备单壁碳纳米管；
[0007]步骤二：在步骤一中制备出的单根单壁碳纳米管的两端修饰上一对金电极；具体操作方法如下：
[0008]s1，使用HCl溶液除去已生长碳纳米管的硅片表面的铁催化剂；HCl溶液要在70℃中保持约30min处理碳纳米管的硅片；
[0009]s2，取出单壁碳纳米管的硅片，用氮气枪吹干硅片表面的；
[0010]s3，利用20mm*20mm金属掩膜版和生长碳纳米管的硅片重叠在一起，金属掩膜版上是有镂空的框架；
[0011]s4，利用真空蒸镀法将金蒸镀到碳纳米管的硅片上，除去金属掩膜版后，金属金属掩膜版镂空的地方形成了一片金膜，两片小金膜间隙上存在一道宽度约为60μm狭缝；
[0012]s5，利用扫描电子显微镜筛选出和电极连接的单根碳纳米管，将蒸镀金膜的单壁碳纳米管的硅片进行筛选。筛选出单根单壁碳纳米管，并且对其进行定位；
[0013]步骤三；利用电子束刻蚀胶覆盖硅片表面；利用电子束刻蚀胶(PMMA)旋涂在碳纳米管的硅片表面，促使金电极表面完全被PMMA覆盖。
[0014]步骤四，利用电子束光刻系统(EBL)在电极之间曝光15μm长度的碳纳米管。
[0015]具体的，操作方法如下：
[0016]s1，利用电子束光刻系统将小金电极狭缝之间的单根单壁碳纳米管；
[0017]s2，进行显影和定影，彻底将碳纳米管曝光出来。
[0018]进一步，步骤一中制备单壁碳纳米管的具体方法如下：
[0019]s1，将SiO2/Si基片裁成的小片，小片尺寸为15mm*15mm，SiO2/Si基片的表面厚度为 250nm
‑
550nm；
[0020]具体为：第一，用超纯水、丙酮、乙醇和超纯水依次进行超声清洗处理；超声清洗时间均为10min；
[0021]SiO2/Si基片涂上铁催化剂，用乙醇作为碳源，还原气氛是氢气气氛；碳源是通过氩气鼓泡乙醇溶液产生的，碳源的流速约为300sccm，还原气氛是氢气气氛，流速约为300sccm；
[0022]第二，生长温度为980℃，生长时间为20min；
[0023]第三，化学气相沉积后，将体系进行程序降温；
[0024]s2，用超纯水、丙酮、乙醇和超纯水依次进行超声清洗处理；
[0025]s3，利用化学气相沉积法(CVD)生长出单壁碳纳米管。
[0026]进一步，金属掩膜版中的小电极是长方形孔洞。
[0027]进一步，通过扫描电子显微镜观察筛选单壁碳纳米管。
[0028]进一步，显影和定影的时间均30s。
[0029]进一步，使用凹槽盛放液体；凹槽体积为100μL。
[0030]进一步，步骤三具体包括：s1，在硅片表面滴加PMMA胶，利用旋胶机将PMMA均匀覆盖在硅片表面；旋胶转度为3000r/min、时间为30s；，先旋涂PMMA才有显影和定影。
[0031]s2，取下硅片后，利用加热板蒸发PMMA胶内部的溶剂；加热板的温度设定为150℃、加热时间约为2min。
[0032]本专利技术还公开了利用单根单壁碳纳米管作为电极器件的制备方法进行多巴胺检测的方法，具体步骤如下：s1，通过探针凹槽检测台和电化学工作站测量单根单壁碳纳米管在不同浓度的多巴胺时的电流变化；
[0033]s2，利用该器件的曝光单壁碳纳米管作为电极，用于检测不同细胞所释放出的多巴胺含量，从而达到区分细胞的种类。
[0034]进一步，所述检测台包括下部矩形底座1和设置在底座1上部的观察板2，底座1中部设置有用于放置待测硅片的凹槽3，观察板2上设置有两个矩形观察洞口4，相邻两个观察洞口4之间的板体上还开设有滴液长孔5，观察板2底部、滴液长孔5正下方四周边缘设置有密封垫层7，所述底座1和观察板2的四个角部分别对称设置用于穿过螺栓的孔洞6。
[0035]进一步，凹槽3的底面与底座1的底面平齐。
[0036]进一步，孔洞6内设置有与螺栓配合的内螺纹。
[0037]进一步，底座1和观察板2的厚度至少为：4mm。
[0038]进一步，底座1和观察板2均为方形，方形边长为40mm。
[0039]进一步，密封垫层7为硅胶材质，厚度为0.3
‑
1.0mm，优选0.5mm。
[0040]进一步，底座1和观察板2采用PMMA材质。
[0041]进一步，滴液长孔5的长度为：9.8mm，宽度为：2.5mm。
[0042]进一步，孔洞6的直径至少为1mm。
[0043]进一步，提供一种包括上述凹槽检测台的传感器检测装置，还包括正电极、负电
极、设置在凹槽3内的待测硅片以及设置在待测硅片与凹槽3空隙间的填充液，待测硅片包括硅片本体和设置在硅片本体上的金属框架，正电极一端与金属框架接触设置，负电极一端设置在填充液内。
[0044]进一步，填充液pH值7.4。
[0045]进一步，所述金属框架至少有两组，相邻两组金属框架之间留有间隙。进一步，具体的， s1，待测硅片设置在凹槽内；
[0046]s2，将观察板放置在底座上，用螺栓固定；
[0047]s3，从滴液长孔滴加缓冲液；
[0048]s4，连接正负电极，观察电流变化。
[0049]这两个矩形主要的作用是露出硅片上的大金电极，有利于探针电极(钨针)和金电极的接触，不是仅仅是用来观察的。
[0050]本专利技术的有益效果体现在：
[0051]1，本专利技术提供的利用单根单壁碳纳米管作为电极器件的制备方法及利用其进行多巴胺检测的方法，利用单根单壁碳纳米管作为电极的器件制备及其用于多巴胺的检测，其中单壁碳纳米管具有良好的导电性能、纳米级尺寸，比表面积大等特性；利用碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用单根单壁碳纳米管作为电极器件的制备方法，其特征在于：具体操作步骤如下：步骤一：制备单壁碳纳米管；步骤二：在步骤一中制备出的单根单壁碳纳米管的两端修饰上一对金电极；具体操作方法如下：s1，使用HCl溶液除去已生长碳纳米管的硅片表面的铁催化剂；HCl溶液要在70℃中保持约30min处理碳纳米管的硅片,用大量的超纯水清洗；s2，取出单壁碳纳米管的硅片，用氮气枪吹干硅片表面的；s3，利用20mm*20mm金属掩膜版和生长碳纳米管的硅片重叠在一起，金属掩膜版上是有镂空的框架；s4，利用真空蒸镀法将金蒸镀到碳纳米管的硅片上，除去金属掩膜版后，金属掩膜版镂空的地方形成了一片金膜，两片小金膜间隙上存在一道宽度约为60μm狭缝；s5，利用扫描电子显微镜筛选出和电极连接的单根碳纳米管,将蒸镀金膜的单壁碳纳米管的硅片进行筛选；筛选出单根单壁碳纳米管，并且对其进行定位；步骤三；利用电子束刻蚀胶覆盖硅片表面；利用电子束刻蚀胶(PMMA)旋涂在碳纳米管的硅片表面，促使金电极表面完全被PMMA覆盖；步骤四，利用电子束光刻系统(EBL)在电极之间曝光15μm长度的碳纳米管。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中制备单壁碳纳米管的具体方法如下：s1，将SiO2/Si基片裁成的小片,小片尺寸为15mm*15mm,SiO2/Si基片的表面厚度为250nm
‑
550nm；具体为：第一，用超纯水、丙酮、乙醇和超纯水依次进行超声清洗处理；超声清洗时间均为10min；SiO2/Si基片涂上铁催化剂，用乙醇作为碳源，还原气氛是氢气气氛；碳源是通过氩气鼓泡乙醇溶液产生的，碳源的流速约为300sccm，还原气氛是氢气气氛，流速约为300sccm；第二，生长温度为980℃，生长时间为20min；第三，化学气相沉积后，将体系进行程序降温；s2，用超纯水、丙酮、乙醇和超纯水依次进行超声清洗处理；s3，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楠楠，易康艳，唐星星，谭诗仪，叶婷艳，张瑾征，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：