Grafeno como dispositivo transistor y plataforma para detección SERS

M. C. DALFOVO; L. PÉREZ; F.J. IBAÑEZ; G. I. LACCONI

Carlos Paz

Congreso; XX CAFQI; 2017

AAIFQ

GRAFENO COMO DISPOSITIVO TRANSISTOR Y PLATAFORMA PARA DETECCION SERSPérez, L. A.1, Dalfovo, M. C. 2, Ibañez, F. J. 2, Lacconi, G. I. 11INFIQC-CONICET, Dpto. de Fisicoquímica, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Nacional de Córdoba, Ciudad Universitaria, (5000) Córdoba, Argentina2Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas, Teóricas y Aplicadas (INIFTA), Universidad Nacional de La Plata -CONICET, Suc. 4 CC16, 1900 La Plata, BA, Argentina. jfiban@inifta.unlp.edu.ar, glacconi@fcq.unc.edu.arMotivaciónActualmente, gran parte de la ciencia de los materiales está siendo enfocada hacia la detección de analitos en diversas áreas (ej.: monitoreo ambiental, diagnóstico de enfermedades, seguridad en alimentos, etc.). En tal sentido, el grafeno (G), el cual presenta una nube de electrones-π (confinados en una superficie bidimensional) le confiere propiedades tanto físicas como químicas únicas. Una forma de explotar las propiedades de G es mediante el diseño de plataformas sensoras SERS (surface-enhanced Raman scattering) y TERS (tip-enhanced Raman spectroscopy).1,2 La importancia de estos avances ha conducido a adoptar el término Graphene-enhanced Raman scattering (GERS) como referencia en sistemas donde el grafeno es capaz de incrementar la señal Raman de un analito dado.3 Por otro lado, dentro de los tipos de dispositivos/plataformas posibles de diseñar empleando nanomateriales, se encuentran los field-effect transistors (FETs), con ventajas en su rápida respuesta, alta sensibilidad y ?label-free tool?. Particularmente, los FETs basados en grafeno han sido desarrollados como sensores de diversos analitos, tales como: pH; iones, proteínas; glucosa; entre otras pequeñas bio-moléculas. Resultados y ConclusionesSe diseñó un dispositivo transistor del tipo MOSFET (metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), utilizando un circuito de Au impreso sobre una oblea de Si/SiO2 (300nm), sobre el cual se depositó una lámina de grafeno obtenido por CVD. Se realizaron mediciones simultáneas de la conductividad del transistor y del espectro Raman del Grafeno al modificar el potencial eléctrico VG (Figura 1). Al aplicar una diferencia de potencial de puerta (VG), se produce un aumento en la corriente que circula entre los electrodos de Au (IDS), asociada con los efectos de dopado del grafeno (aumento de portadores de carga). Asimismo, se observan desplazamientos en las bandas Raman del Grafeno, pero a diferencia de lo reportado en la literatura,4 los mismos ocurren hacia mayores frecuencias. Esto puede ser comprendido suponiendo una lámina de grafeno bicapa, que es compatible con las características espectrales observadas en el presente trabajo.Referencias(1) Dalfovo, M. C.; Lacconi, G. I.; Moreno, M.; Yappert, M. C.; Sumanasekera, G. U.; Salvarezza, R. C.; Ibañez, F. J. Synergy between Graphene and Au Nanoparticles (Heterojunction) towards Quenching, Improving Raman Signal, and UV Light Sensing. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6 (9), 6384?6391.(2) Pérez, L. A.; Dalfovo, M. C.; Troiani, H. E.; Soldati, A. L.; Lacconi, G. I.; Ibañez, F. J. CVD Graphene Transferred with Au Nanoparticles: An Ideal Platform for TERS and SERS on a Single Triangular Nanoplate. J. Phys. Chem. C 2016.(3) Xu, W.; Mao, N.; Zhang, J. Graphene: A Platform for Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Small 2013, 9 (8), 1206?1224.(4) DasA.; PisanaS.; ChakrabortyB.; PiscanecS.; SahaS. K.; WaghmareU. V.; NovoselovK. S.; KrishnamurthyH. R.; GeimA. K.; FerrariA. C.; et al. Monitoring Dopants by Raman Scattering in an Electrochemically Top-Gated Graphene Transistor. Nat Nano 2008, 3 (4), 210?215.(5) Shinde, P. P., Kumar, V., Nano LIFE, 2012, 2, 123000901-123000917