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Graphen-Biosensoren für den Infrarotbereich

Die Biosensorik findet in den Gebieten Medizin, Biologie, Materialwissenschaften, Chemie und in zahlreichen weiteren Sektoren intensive Anwendung. EU-finanzierte Forscher haben unter Verwendung von Graphen die Funktionalität und Leistung von Infrarot-Biosensoren vorangebracht.
Graphen-Biosensoren für den Infrarotbereich
Infrarotsensoren sind insbesondere in der Forschung von Nutzen, da chemische Informationen vollständig markierungsfrei nicht destruktiv gewonnen werden. Im Rahmen der Initiative GRYPHON (Tunable graphene nanostructures for plasmon-enhanced infrared spectroscopy) wurde Graphen zur Verbesserung der Infrarotspektroskopieleistung verwendet.

Wie seit Neuerem festgestellt wurde, ist Graphen zweidimensional mit einem hexagonalen Honigwabengitter aufgebaut, das aus Einzelschicht-Kohlenstoffatomen besteht. Forscher wandten unterschiedliche Verfahren für die Graphen-Biosensorherstellung an, einschließlich einer elektromagnetischen Simulation und einer Nanofertigung von plasmonischen Graphennanostrukturen.

Zunächst stellten die Forscher unter Anwendung chemischer Dampfabscheidung, ein Verfahren, welches eine kostengünstige großflächige Graphenproduktion ermöglicht, den Infrarot-Graphen-Biosensor her. Anhand von Schwingungssignalen könnte dieser Sensor Proteinmoleküle erkennen und sensorisch erfassen, wobei die Graphen-Einstellbarkeit die spektrale Bandbreite des Sensors erhöht. Vergleiche mit hochmoderner metallbasierter Technologie ergaben eine höhere Sensitivität und spektrale Selektivität von Graphenplasmonen.

Die Tatsache, dass diese vorläufige Version des Graphensensors bereits eine überlegene Leistung als aktuelle Goldstandardversionen zeigt, beeindruckt. Ein weiterer Pluspunkt ist die elektrostatische Einstellbarkeit der Graphen-Leitfähigkeit.

Die Erkenntnisse der GRYPHON-Studie sollen die Forschung im Bereich der Biologie, der Materialwissenschaften und der Chemie vereinfachen. Die Kommerzialisierung von Graphen-Biosensoren würde sich erheblich auf mehrere Industriesektoren wie unter anderem die klinische Diagnostik, die Lebensmittelsicherheit, die Forensik und die Umweltüberwachung auswirken.

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Schlüsselwörter

Graphen-Biosensoren, Materialwissenschaften, GRYPHON, Infrarotspektroskopie, chemische Dampfabscheidung
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