31642

حسگر الكتروشيميايي زيستي منعطف بر پايه گرافن القا شده با ليزر در بستر ابريشم

كارشناسي ارشد

مهندسي نانوفناوري گرايش نانو مواد

1400

1403/07/14

دكتر صادق صادق زاده

دكتر سيد مرتضي نقيب

فناوري هاي نوين

حسگرهاي زيستي توانايي شناسايي حساس و انتخابي انواع مختلف تركيبات و ساختارهاي شيميايي را دارند كه به صنايع مهندسي پزشكي، تشخيص سلامت انسان و نظارت بر محيط زيست مرتبط هستند. اين حسگرها مي‌توانند مواد شيميايي مختلفي را در زمينه‌هاي امنيت غذايي و دارويي، تجزيه‌وتحليل بيماري‌ها و ايمني محيطي شناسايي كنند. گرافن توليد شده با ليزر (LIG)، كه از پليمرهاي طبيعي و مصنوعي ساخته شده، به‌دليل ويژگي‌هاي خاصي مانند ساختار سه‌بعدي متخلخل و رسانايي مناسب، توجه زيادي را به خود جلب كرده است. در اين پايان‌نامه، با توجه به قابليت تجزيه‌پذيري زيستي و جايگزيني مواد پليمر مصنوعي، يك حسگر الكتروشيميايي با استفاده از گرافن القا شده با ليزر (LIG) بر روي بستر پارچه ابريشمي ساخته شده است. براي نخستين بار، فرآيند توليد گرافن با كيفيت بالا در يك مرحله عمليات ليزر انجام شده كه اين امر به كاهش هزينه ساخت حسگر بر پايه پارچه ابريشمي كمك مي‌كند. براي اين كار از توان 20 وات وسرعت 300 ميليمتر بر ثانيه براي ايجاد الگوهاي مشخص استفاده شده و مقاومت الكتريكي 40 اهم سانتيمتر به‌دست آمده است. سپس يك سلول الكتروشيميايي با استفاده از سه الكترود گرافني ساخته شده كه پس از اصلاح الكترودها، حسگر بين دو لايه پليمر سيليكوني منعطف به‌صورت ساندويچي قرار گرفته است. با توجه به استفاده از ميكروالكترودهاي حكاكي‌شده، امكان كاهش تداخل، افزايش حساسيت و برقراري سريع علامت فراهم شده است. عملكرد حسگرهاي ساخته شده با ولتامتري چرخه‌اي، DPV و SWV مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهد كه حد تشخيص اين حسگرها براي اوريك اسيد 6.68 ميكرومولار و براي ويتامين C يا اسكوربيك اسيد 4.57 ميكرومولار است كه براي سنجش ميزان اوره و ويتامين‌هاي بدن مناسب مي‌باشد. اين حسگرها به‌دليل ابعاد كوچك، قابليت حمل، تشخيص همزمان چند ماده و اتوماتيك‌سازي فرآيندها، آزمون‌ها را با سرعت و دقت بيشتر و هزينه كمتر انجام مي‌دهند.

1403/09/13

Flexible Bio Electrochemical Sensor Based on Laser Induced Graphene on Silk Substrate

10/5/2025 12:00:00 AM

Biosensors are designed to precisely and selectively identify a variety of compounds and chemical structures related to medical engineering, human health diagnostics, and environmental monitoring. They can detect different chemicals in areas such as food and drug safety, disease diagnosis, and environmental protection. Laser-induced graphene (LIG), made from both natural and synthetic polymers, has attracted notable attention due to its unique properties, including a porous 3D structure and excellent conductivity. This thesis discusses the creation of an electrochemical sensor that employs laser-induced graphene (LIG) on a silk fabric base, focusing on biodegradability and the possibility of substituting synthetic polymer materials. For the first time, high-quality graphene has been generated in a single laser operation step, which reduces the cost of fabricating a sensor on silk fabric.The process utilized 20 watts of power at a speed of 300 mm/s to form specific patterns, resulting in an electrical resistance of 40 ohm/cm. Following this, a microfluidic electrochemical cell was built featuring three graphene electrodes. After modifying these electrodes, the sensor was encapsulated between two layers of flexible silicon polymer. The inclusion of engraved microelectrodes minimizes interference, boosts sensitivity, and accelerates signal establishment. The sensors' performance was assessed using techniques like cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry (DPV), and square wave voltammetry (SWV). Results show that the detection limits for these sensors are 6.68 micromolar for uric acid and 4.57 micromolar for ascorbic acid (vitamin C), making them suitable for measuring urea and vitamin levels in the body. Their compact design, portability, capability to detect multiple substances at once, and automation features allow these sensors to conduct tests more rapidly, accurately, and cost-effectively.

گرافن , ابريشم , حسگر الكتروشيميايي , ليزر , حسگر پوشيدني

Graphene , Silk , Electrochemical Sensor , Laser , Wearable Sensor

Mehran Shirinabadi Farahani

Dr. Sadegh Sadeghzadeh