Modifikace elektrodových povrchů pro senzorové
aplikace
Jan Hrbáč
Cílem modifikace je pozměnit povrch elektrody, aby měl nějakou žádanou
vlastnost, využitelnou nejčastěji k elektroanalytickým účelům
• Odstranění interferencí
• Zvýšení citlivosti pro určitý analyt nebo skupinu analytů
• Vytvoření SERS substrátů
target analyte
interfering species
bare electrode:
modified electrode:
target analyte
interfering species
Permselektivní vrstvy na elektrodách
1. Hrbac J, Jakubec P, Halouzka V, Matejka P, Pour M, Kopecky J, Vacek J*: The Permselective Layer Prepared onto Carbon and Gold Surfaces by Electropolymerization of Phenolic
Cyclopentenedione-Nostotrebin 6. Electrochem. Comm. 38, 53-56, 2014
2. Halouzka V, Hrbac J, Jakubec P Kopecky J, Vacek J: patent CZ201200222
OO
OH
OH
OH
O O
OH
OH
OH
PERMSELEKTIVNÍ VRSTVY – NOVÉ ELEKTROPOLYMERIZOVATELNÉ LÁTKY
-4,00E-05
-2,00E-05
0,00E+00
2,00E-05
4,00E-05
6,00E-05
-0,5 0 0,5 1
PBS
AA
DA
NO2-
-5,00E-06
0,00E+00
5,00E-06
1,00E-05
1,50E-05
-0,5 0 0,5 1
JO-
009_PBS
JO-009_AA
JO-009_DA
JO-
009_NO2Měření
dopaminu (zelená
křivka) v nervové tkáni je
komplikováno signálem
vit. C (AA)
Elektroda pokrytá vrstvou
polymerizovatelné látky
(viz vzorec monomeru
vpravo nahoře) odstraní
interferenci AA
O
O
S
O
O
N
H
O
O
N
CH3
O
O
N
N
CH3
CH3
O
O
N
NH
Nové hybridní látky k testování
• Modifikace elektrody elektropolymerací
• Testování permselektivity vrstvy
• Stabilita modifikace
• Optimalizace
Elektropolymerizovatelná
část molekuly
Funkční část molekuly
1. RIMAN, D., D. JIROVSKY, Jan HRBÁČ* a M.I. PRODROMIDIS*. Green and facile electrode modification by spark discharge: Bismuth oxide-screen printed electrodes for the screening
of ultra-trace Cd(II) and Pb(II). Electrochemistry Communications 50 (2015) 20-23.
2. RIMAN, Daniel, Apostolos AVGEROPOULOS, Jan HRBÁČ* a MI PRODROMIDIS*. Sparked-bismuth oxide screen-printed electrodes for the determination of riboflavin in the subnanomolar
range in non-deoxygenated solutions. Electrochimica Acta 165 (2015) 410-415.
3. Z. Bartosova, D. Riman, V. Halouzka, J. Vostalova, V. Simanek, J. Hrbac, D. Jirovsky, A comparison of electrochemically pre-treated and spark-platinized carbon fiber microelectrode.
Measurement of 8-oxo-7,8-dihydro-2 '-deoxyguanosinein human urine and plasma, Anal Chim Acta, 935 (2016) 82-89.
4. D. Riman, K. Spyrou, A.E. Karantzalis, J. Hrbac, M.I. Prodromidis, Glucose sensing on graphite screen-printed electrode modified by sparking of copper nickel alloys, Talanta, 165
(2017) 466-473.
Jiskrová depozice kovů na elektrodové povrchy
Elektrický výboj vhodných parametrů zajistí
modifikaci elektrodového povrchu velmi
malými nanočásticemi odvozenými od
materiálu protielektrody. Vznikne velmi
citlivý senzor
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
powder
10-10
M
10-11
M
10-12
M
RamanIntensity(a.u.)
Raman Shift (cm-1)
785 nm
Cu nanowires
on carbon fiber
4-mephedrone
Ag
Cu
Kovové nanovrstvy pro povrchem zesílený Ramanův rozptyl (SERS)
1. A. Kotzianova, J. Rebicek, M. Pokorny, J. Hrbac, V. Velebny, Raman spectroscopy analysis of biodegradable electrospun nanofibers prepared from polymer blends, Monatsh
Chem, 147 (2016) 919-923.
2. R. Navratil, A. Kotzianova, V. Halouzka, T. Opletal, I. Triskova, L. Trnkova, J. Hrbac, Polymer lead pencil graphite as electrode material: Voltammetric, XPS and Raman study, J
Electroanal Chem, 783 (2016) 152-160.
3. V. Halouzka, B. Halouzkova, D. Jirovsky, D. Hemzal, P. Ondra, E. Siranidi, A.G. Kontos, P. Falaras, J. Hrbac, Copper nanowire coated carbon fibers as efficient substrates for
detecting designer drugs using SERS, Talanta, 165 (2017) 384-390.
Na elektrodě
se vytvoří
kovová
nanostruktura.
Po nakápnutí
několika
mikrolitrů
roztoku vzorku
a zaschnutí se
měří
Ramanovo
spektrum
Děkuji za pozornost