利用現(xiàn)有的色譜，分光光度法和電位計技術(shù)，實現(xiàn)實時，高分辨率，同時測量多種離子種類仍具有挑戰(zhàn)性。電位離子傳感器在分辨率和選擇性上都表現(xiàn)出局限性。在此，我們開發(fā)了晶圓級石墨烯晶體管技術(shù)來克服這些限制。大面積石墨烯是制作高分辨率離子敏感場效應晶體管(ISFETs)的理想材料，與傳統(tǒng)半導體相比，它可以更方便地制作。我們將ISFET開發(fā)成一個陣列，并應用Nikolskii–Eisenman分析法來解決交叉敏感性問題，從而實現(xiàn)高選擇性。通過實驗證明可以用分辨率為2*10
-3 log的濃度單位，實時同步測量K
+，Na
+，NH
4+，NO
3-，SO
42-，HPO
42-和Cl
-的濃度。該陣列可達到±0.05 log濃度的精度。最后，我們演示了在一個有l(wèi)emnoideae lemna的水族館中進行三周的實時離子濃度測量，其中可以觀察水生生物在其生長過程中對礦物質(zhì)的吸收情況。
Fig. 1 石墨烯ISFET的制備。
Fig. 2 石墨烯ISFET傳感機制。
Fig. 3 ISFET對其目標離子的敏感性。
Fig. 4 溫度和pH對ISFET性能的影響。
Fig. 5 克服ISFET交叉敏感性。
Fig. 6 多離子電解溶液中離子濃度的實時和同步測量。
Fig. 7 測量水族館中的離子濃度。
相關(guān)研究成果于2020年由加拿大麥吉爾大學Thomas Szkopek課題組，發(fā)表在Nature Communications (https://doi.org/10.1038/s41467-020-16979-y)上。原文：Selective ion sensing with high resolution large area graphene ?eld effect transistor arrays。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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