Development of an Electrochemical-Cantilever Hybrid Platform

Lee MacKenzie Fischer

    Research output: Book/ReportPh.D. thesisResearch

    924 Downloads (Pure)

    Abstract

    I denne afhandling er udviklingen af en nyskabende elektrokemisk-cantilever hybrid sensor platform præsenteret. Mikro cantileverer er meget følsomme over for ændringer i overflade stress, mens elektrokemiske metoder tillader kontrol og udlæsning af overflade ladning og potentiale. Det kan bruges til at identificere kemiske forbindelser eller selektivt modificere overfladen. Et apparat der integrerer de to komplementære teknikker, er blevet designet, produceret og testet med det mål at kunne detektere og type bestemme giftige tungmetaller. Et nyt elektrokemisk-cantilever chip format indeholdende 6 cantilever elektroder, og to reference elektroder der kan adresseres hver for sig er udviklet. Alle cantileverer sidder i en mikro kanal, og det hele er integreret på en enkelt chip. Fabrikationsprocessen blev optimeret til konsekvent at give et 100% udbytte. Chippen blev kombineret med en polymer flowcelle, der kan samles, blive anvendt og skilt ad gentagne gange uden brug af voks eller epoxy til forsegling. Flowcellen er optimeret til at give pålidelige elektriske og fluide forbindelser, samt optisk adgang til kontrol og aflæsning af cantileverene og det miljø de befinder sig i. For at binde kobber (II) ioner blev rækker af cantilevere funktionaliseret med aminosyre L-cysteine(Cys) og tetrapeptid Cys-Gly-Gly-His (CGGH). Dette funktionelle lag blev fjernet fra en enkelt cantilever, ved selektivt at anvende et voltammetrisk signal til at generere en ren reference cantilever til brug for differentielle målinger. Reaktionen for 3 forskellige koncentrationer af kobber ioner blev undersøgt, og et estimat af absorption rate konstanten fundet for Cu-(Cys) og Cu-(CGGH) bindings systemer. Potentiale trin og skanninger blev påtrykt en cantilever i en buffered elektrolyt. Det resulterede i overflade stress ændringer, som passer med teorien. Det differentielle stress respons givet ved cyklisk voltammetri udført i elektrolyt med og uden reversible redox par passer med første ordens tilnærmelsen af Lippmanns ligning. Det bekræfter, at kilden til bevægelse er stress induceret af en ladet overflade. Dette prototype system blev succesfuldt testet, og har vist sig som et kraftfuldt analytisk værktøj, der dog stadig kræver en dybere forståelse for at opnå sit fulde potentiale. Referatet mailes til phdadm@adm.dtu.dk
    Original languageEnglish
    Place of PublicationKgs. Lyngby, Denmark
    PublisherTechnical University of Denmark
    Publication statusPublished - Feb 2011

    Projects

    Development of cantilever sensors for ion Detetion

    Fischer, L. M., Boisen, A., Tenje, M., Ulstrup, J., Grutter, P. H. & Raiteri, R.

    Technical University of Denmark

    01/01/200823/02/2011

    Project: PhD

    Cite this

    Fischer, L. M. (2011). Development of an Electrochemical-Cantilever Hybrid Platform. Technical University of Denmark.