Çinko ftalosiyanin organik ince film transistörlerin yüzey mühendisliği, kanabinoid buharına karşı milyarda bir hassasiyetle sonuçlanır

Ftalosiyaninler (PCS) ve bunların türetilmiş metal kompleksleri (MPcs), çeşitli ilginç spektral ve elektronik özelliklere sahip makrosiklik organik bileşiklerdir. İlk olarak 1907’de rapor edilen PCS, mükemmel stabiliteleri ve parlak renkleri ile vurgulandı ve boyalar ve pigmentler olarak geniş kullanım alanı buldu, ancak bugün, PCS daha çok organik fotovoltaikler ve organik ince film transistörler (OTFT’ler) içinde yük taşıma katmanları olarak biriktiriliyor. Bilgisayar tabanlı OTFT’lerin, gruplarımızın oranmetrik algılama ve Δ farklılaşmasına ilişkin önceki gösterimi de dahil olmak üzere çeşitli sıvı ve gaz algılama uygulamaları için sensörler olduğu kanıtlanmıştır.9-tetrahidrokanbinol (THC) ve kannabidiol (CBD). Esrar sativa tüketici ürünleri, THC ve CBD terapötik ve eğlence amaçlı kullanılır, ancak THC ve CBD farklı farmakolojik etkiler ortaya çıkardığından, doğru, düşük maliyetli tanımlama endüstri, kolluk kuvvetleri ve tüketiciler için ilgi çekicidir. Ticari olarak tanımlama, daha üst düzey laboratuvar teknikleriyle gerçekleştirilebilir, ancak bunlar iş hacmi açısından sınırlı olabilir ve sınırlı kaynaklara sahip şirketler veya bireyler için pratik olmayabilir. Önceki çalışmalarımızda, çeşitli tek kullanımlık PC tabanlı OTFT sensörlerini inceledik ve gözlemlenen algılama tepkilerinin, ince film kristalliği üzerindeki elektrokimyasal etkileşimler ve fiziksel etkilerin bir kombinasyonundan kaynaklandığını belirledik. Sonuç olarak, OTFT algılama özellikleri ile sensör malzemesi seçiminin önemini vurgulayan analit kaynaklı fiziksel ince film etkileri arasında bir ilişki kurduk.

Yarı iletken bir sensör katmanı olarak PCS’nin bir avantajı, merkezi metalde modifikasyonların yapılabilme kolaylığıdır (Şekil 1) elektronik, kolorimetrik ve sensör özelliklerinin ayarlanmasına izin verir. Bu nedenle, çeşitli derecelerde periferik florlama ile bir dizi bakır (Cu) ve çinko (Zn) PCS’nin OTFT duyarlılığını inceleyerek ve transfer eğrilerinden elektronik özellikleri çıkararak, ZnPc’yi THC’ye en duyarlı malzeme olarak belirleyerek başladık. .

Şekil 1. THC buharının Pc OTFT elektriksel özellikleri ve XRD spektrumları üzerindeki etkileri. (a.) CuPc, F16-CuPc, ZnPc, F4-ZnPc veya F16-ZnPc OTFT’ler 90 saniye boyunca 4 ppm THC buharına maruz bırakıldı. Kutulu bölgeler, medyan yanıttan bir işaret değişikliğini temsil eder. Karakteristik aktarım ve XRD spektrumları, örneklenmiş bölgeleri gösterir. Kesik çizgiler, eğimin ölçüldüğü eğri bölgelerini temsil eder. (b.) Genel PC yapısı ve (c.) çalışılan PC’lerin bir tablosu. Hareketlilik, transfer eğrilerinin doygunluk bölgesinden hesaplandı ve kusur yoğunluğu ve voltaj eşiği, eşik altı eğimden, 20 cihazdan alınan ortalama değerlerle tahmin edildi.

En hassas malzememizle, farklı yüzey nanoyapıları elde etmek için PC biriktirme koşullarını değiştirerek OTFT sensör performansını daha da artırmaya çalıştık (Şekil 2a). Elektronik özelliklerin incelenmesi (Şekil 2b,c) “düşük” kristallikte ZnPc yüzeyinin, X-ışını kırınım verilerinde benzer şekilde yansıtılan en büyük yanıtı ürettiğini bulduk (Şekil 2d,e).

Şekil 2. Yüzey morfolojisinin ZnPc OTFT’nin THC buharına duyarlılığı üzerindeki etkisi. (a) 90 saniye boyunca 400 ppb THC buharına maruz kalma öncesi ve (c, e) sonrası değişen kristallik derecelerine (b, d) sahip ZnPc OTFT’lerin AFM görüntüleri, transfer verileri ve XRD spektrumları. Düşük kristallikte ince filmler 1 Å/s hızında ve 25°C, orta (orta) 0,05 Å/s ve 25’te°C, 0,2 Å/s’de yüksek ve 140°C ve 0,2 Å/s ve 180’de çok yüksek°p-sexifenil (p-6P) önceden birikmiş tek tabakalı C. Ölçek çubukları 500 nm’yi temsil eder.

En az kristalli filmlerin ince film kalınlığını azaltarak, OTFT duyarlılığını daha da artırdık ve 40 ppb kadar düşük konsantrasyonlarda THC buharına tepki gösterdik. Ayrıca kristal polimorfun etkilerini de inceledik ve değiştirilmiş yüzey kristal fazları ile çeşitli analit kaynaklı fiziksel ince film etkileri bulduk. Son olarak, OTFT sensörünün THC buharına tepkisini gerçek zamanlı olarak inceledik ve analit ile sensör yüzeyi arasındaki etkileşimlerin daha derin bir şekilde yorumlanmasını sağladık. Pc tabanlı OTFT sensörlerinin film mühendisliği sayesinde, daha önce geliştirdiğimiz CuPc tabanlı cihazlarımıza göre hassasiyette 100 kat artış elde ettik.

Daha geniş bir bağlamda, sensör geliştirme, özellikle kanabinoidler gibi küçük organik moleküller için sensörler, koruyucu hekimliği geliştirmek için temel bir bileşendir. Sağlık hizmetlerinin geleceği, önleyici tıbba artan bir odaklanma, hastalığın toplumsal maliyetlerini azaltırken hasta sonuçlarını önemli ölçüde iyileştirir, ancak, düşük maliyetli, oldukça hassas cihazlara yönelik bir ihtiyaç vardır. Bu çalışma, OTFT sensör uygulamalarını iyileştirmek için yalnızca malzeme seçiminin değil, aynı zamanda ince film nanoyapılarının, kalınlığının ve polimorfizminin önemini göstermektedir.

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir