ACS Nano：单层石墨烯电极实现高性能等电聚焦和传感

开发微型端到端分析仪器是推进生物技术和医疗应用的关键挑战。等电聚焦是一种常用的分子生物学试验技术，其非常适合用于生物分子的分离，浓缩和检测。传统的微电聚焦器件依靠高压电源（>150 V）沿流体流动方向产生pH梯度，该梯度纵向与毛细管平行，因此与许多基于微电子的芯片技术不兼容，无法满足高通量、高电极密度分析应用所带来的小型化要求。近日，马萨诸塞大学阿默斯特分校的Jinglei Ping等人利用单层石墨烯作为微电极材料进行高性能电解，以实现高可靠性的微尺度横向等电聚焦和同步电动操作和传感。

本文要点：

1）由于单层石墨烯微电极的水电解稳定性随时间推移远高于典型的惰性金属电极，该工作在基底平面彼此相对的两个偏置电极中，选用单层石墨烯作为电极，在微观尺度上产生的pH梯度稳定可靠，允许通过等电聚焦在微尺度上实现高度可控的分子分离。

2）除了电解的高可靠性外，单层石墨烯还具有高光学透明度（>98%），因此，该工作开发的器件可在光学显微镜下进行操作，以便在操纵分子的同一加工位置对分子进行无标记检测，而无需将它们转移到单独的传感器上。

Xiao Fan，et al，Graphene-Enabled High-Performance Electrokinetic Focusing and Sensing，ACS Nano，2022

DOI：10.1021/acsnano.2c03054

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c03054

信息来源：公众号【纳米人】

氧化石墨烯：

氧化石墨烯(graphene oxide )是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。