تلفيق Ti₃C₂ MXene Microelectrode صفائف في فيفو التسجيل العصبي

ينتج هذا البروتوكول التوليفي حبر MXene عالي الجودة مع الموصلية المعدنية التي تصل إلى أكثر من 10,000 سيمنز لكل سنتيمتر. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تمكن من الدقة في النقش الدقيق للأفلام MXene دون إتلاف الفيلم أو ترك بقايا ضارة على الأقطاب الكهربائية. لإعداد حبر كربيد التيتانيوم، ببطء إضافة غرامين من كربيد الألومنيوم التيتانيوم السلائف إلى حاوية تفاعل 125 ملليلتر التي تحتوي على حل النقش الانتقائية وتحريك الحل مع شريط تيفلون المغناطيسي لمدة 24 ساعة في 35 درجة مئوية في تناوب 400 في الدقيقة الواحدة.

في نهاية الحضانة، إضافة 50 ملليلتر من المياه ديونتر إلى اثنين من أنابيب الطرد المركزي 175 ملليلتر، وتقسيم خليط التفاعل النقش بالتساوي بين الأنابيب، وملء إلى علامة 150 ملليلتر. اغسل المادة عن طريق الطرد المركزي المتكرر ، وفك البيرات الحمضية في حاوية نفايات خطرة بلاستيكية وإضافة المياه العذبة إلى الأنابيب بين خطوات الطرد المركزي حتى يصل درجة الحموضة للمحلول الفائق إلى أعلى من درجة الحموضة السادسة. ل Intercalation من الجزيئات بين متعدد الطبقات MXene الجسيمات إلى إضعاف من التفاعلات الطائرة، إضافة غرامين من كلوريد الليثيوم إلى 100 ملليلتر من المياه الأيونية وتحريك الحل في 200 التناوب في الدقيقة الواحدة.

عندما يذوب كلوريد الليثيوم، اخلط 100 ملليلتر من محلول كلوريد الليثيوم مع رواسب كربيدات التيتانيوم من التيتانيوم من الألومنيوم. نقل الحل مرة أخرى إلى حاوية بلاستيكية 125 ملليلتر واثارة رد فعل لمدة 12 ساعة في 25 درجة مئوية و 200 التناوب في الدقيقة الواحدة. لل delamination من الجسيمات متعددة الطبقات السائبة في واحدة إلى عدد قليل من طبقة التيتانيوم كربيد MXene، وغسل حل التشابك مع الطرد المركزي متعددة، وdeanting نافع واضح حتى لوحظ مغرور الظلام.

ثم الطرد المركزي المتراكب المظلم لمدة ساعة واحدة قبل أن يطهر المناط الأخضر المخفف. استخرج الرواسب المنتفخة بـ 150 ملليلتر من المياه الأيونية وقسّم المحلل بالتساوي إلى ثلاثة أنابيب طرد مركزي سعة 50 ملليلتر. أجهزة الطرد المركزي العينات لفصل الرواسب MXene المتبقية من MXene فائقة وتجميع المواد فوق في حاوية واحدة.

ثم الطرد المركزي الحل لمدة ساعة إضافية لاختيار مزيد من الحجم والتحسين من الحل لعزل واحد إلى عدد قليل من رقائق طبقة. بالنسبة لتكريد التيتانيوم microelectrode تصنيع الصفيف، إيداع طبقة القاع سميكة أربعة ميكرومتر من Parylene-C على رقاقة السيليكون نظيفة. لاستخدام التصوير الحجري الضوئي لتحديد أنماط معدنية على رقاقة، تدور معطف photoresist على رقاقة في 3، 000 دوران في الدقيقة لمدة 40 ثانية قبل لينة الخبز رقاقة على لوحة ساخنة لمدة 14.5 دقيقة في 95 درجة مئوية.

بعد ذلك ، قم بتحميل الرقاقة والقناع في قناع محاذير مع الرقاقة بحيث يتداخل الخاتم على قناع الصورة مع جميع حواف الرقاقة. فضح رقاقة مع 365 نانومتر أطوال موجية من خط العين في 90 ميليجول لكل جرعة مربعة سنتيمتر وخبز الثابت رقاقة على لوحة ساخنة لمدة دقيقة واحدة في 115 درجة مئوية. في نهاية الخبز الثابت، تزج رقاقة في RD6 المطور لمدة دقيقتين مع الانفعالات المستمر قبل الشطف جيدا مع المياه deionized وضربة التجفيف مع بندقية النيتروجين.

استخدم مبخّر شعاع إلكترون لإيداع 10 نانومترات من التيتانيوم متبوعة بـ 100 نانومتر من الذهب على الرقاقة. ثم تزج الرقاقة في متجرد المذيبات لمدة 10 دقائق حتى تم حل المصور الضوئي ورفع المعدن الزائد بالكامل. بمجرد أن يظهر الاقلاع كاملة، sonicate رقاقة لمدة 30 ثانية لإزالة أي آثار المتبقية من المعدن غير المرغوب فيها وشطف رقاقة مع متجرد المذيبات الطازجة والمياه ديونيد قبل التجفيف مع بندقية النيتروجين.

في نهاية عملية الإقلاع، والذهب سوف تكون مرئية في آثار الربط المطلوب وفي حلقة حول حافة رقاقة. لترسب من طبقة Parylene-C الأضاحي، تعرض أولا رقاقة إلى بلازما الأكسجين لمدة 30 ثانية لتقديم طبقة Parylene-C الكامنة المائية قبل تدور طلاء تخفيف محلول التنظيف على رقاقة في 1، 000 التناوب في الدقيقة لمدة 30 ثانية. السماح للرقاقة للهواء الجاف لمدة خمس دقائق على الأقل قبل إيداع ثلاثة ميكرومترات من Parylene-C على رقاقة كما هو موضح.

بعد جولة ثانية من التصوير الضوئي باستخدام قناع اثنين، استخدم الأكسجين البلازما التفاعلية حفر أيونات لحفر من خلال طبقة Parylene-C في المناطق التي لا يغطيها جهاز التصوير الضوئي لتحديد أقطاب MXene وآثارها. وينبغي أن النقش تتداخل جزئيا مع وصلات الذهب التيتانيوم وكذلك حلقة حول حواف رقاقة. ثم استخدم مقياس التنميط لقياس الملف الشخصي بين التيتانيوم المكشوفة وتشابك الذهب وطبقة Parylene-C السفلية لتأكيد نقش كامل لطبقة Parylene-C الأضاحي.

لتدوير معطف MXene حل على رقاقة، أولا الاستغناء عن الحل على كل من أنماط MXene المطلوب قبل الغزل رقاقة في 1، 000 التناوب في الدقيقة لمدة 40 ثانية. جفف الرقاقة على لوحة ساخنة درجة 120 درجة مئوية لمدة 10 دقائق لإزالة أي ماء متبقي من فيلم MXene ثم استخدم مبخر شعاع إلكترون لإيداع طبقة ثاني أكسيد السيليكون 50 نانومتر محمية على الرقاقة. لإزالة طبقة Parylene-C الأضاحي، ضع قطرة صغيرة من الماء الأيون على حافة الرقاقة واستخدم ملاقط لتقشير طبقة Parylene-C المضحية بدءًا من حيث يتم تحديد حواف الطبقة في الحلقة المحيطة بخارج الرقاقة.

بعد ذلك، شطف رقاقة جيدا مع المياه الطازجة الأيونية لإزالة أي بقايا محلول التنظيف المتبقية وتجفيف رقاقة مع بندقية النيتروجين. ضع الرقاقة المجففة على لوحة ساخنة درجة 120 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة لإزالة أي ماء متبقي من أفلام MXene المنقوشة قبل إيداع طبقة سميكة أربعة ميكرومتر من Parylene-C على الرقاقة كما هو موضح. بعد إجراء جولة أخرى من التصوير الضوئي مع قناع ثلاثة، استخدم مبخر شعاع إلكترون لإيداع 100 نانومتر الألومنيوم على رقاقة وتزج رقاقة في متجرد المذيبات لمدة 10 دقائق حتى رفع المعدن تماما من رقاقة.

بعد سونيكيشن، الشطف، والتجفيف كما هو موضح، ويمكن ملاحظة الألومنيوم تغطي الأجهزة مع فتحات للأقطاب ومنصات الترابط. استخدام الأكسجين البلازما التفاعلية حفر أيون للحفر من خلال طبقات Parylene-C تحيط الأجهزة ومن خلال طبقة Parylene-C العلوية التي تغطي كل من الاتصالات القطب MXene ومنصات الترابط الذهب. عندما لا تبقى بقايا Parylene-C على الرقاقة بين الأجهزة، استخدم النقش الكيميائي الرطب في نوع الألمنيوم نخام A في 50 درجة مئوية لمدة 10 دقائق أو حتى دقيقة واحدة مرت عندما اختفت جميع الآثار البصرية للألمنيوم.

لحفر أكسيد السيليكون الذي يغطي أقطاب MXene ، استخدم الحفر الكيميائي الرطب في نقش أكسيد مخزن من ستة إلى واحد لمدة 30 ثانية. ثم ضع قطرة صغيرة من الماء الأيوني في نهاية الجهاز. قشر بلطف حتى الجهاز كما هو الماء الأشرار تحت الجهاز عن طريق عمل الشعرية لاطلاق سراح الجهاز من رقاقة الركيزة السيليكون.

هنا، يتم عرض عينة بيانات الكتروكوغرافيا الدقيقة المسجلة على صفيف MXene microelectrode. تستند الدول الهابطية المفترضة إلى أسفل على الحوض الصغير للتذبذب البطيء في هرتز واحد إلى اثنين. بعد تطبيق صفيف القطب الكهربائي على القشرة ، كانت الإشارات الفسيولوجية الواضحة واضحة على الفور على أقطاب التسجيل مع ما يقرب من ميلليفولت سعة الإشارات الكهربائية التي تظهر على جميع أقطاب MXene.

وأكدت أطياف القوة لهذه الإشارات وجود إيقاعين في الدماغ لوحظ عادة في الفئران تحت التخدير ديكسميتامين dexmedetomidine، واحد إلى اثنين من التذبذبات بطء هيرتز وتذبذبات غاما في 40 إلى 70 هيرتز. بالإضافة إلى ذلك ، تم ملاحظة التوهين قوة النطاق العريض التوقيع خلال حالة DOWN من التذبذب البطيء وانتقائية 15 إلى 30 هرتز بيتا النطاق و 40 إلى 120 هرتز تضخيم قوة غاما الفرقة خلال حالة UP من التذبذب البطيء. وقد سمح الأمثل من طريقة التوليف التوسع في استخدام MXenes في تطبيقات أخرى مثل في الأجهزة البصرية الإلكترونية، والمنسوجات الذكية، وأكثر من ذلك.

هذا الإجراء ينطوي على استخدام المواد الكيميائية الخطرة بما في ذلك حمض الهيدروفلوريك، وناش الألومنيوم، والمطور photoresist. تأكد من استخدام معدات الوقاية الشخصية المناسبة دائمًا عند التعامل مع هذه المواد الكيميائية.