模拟3D多层石墨烯生物传感器设计

石墨烯是一种具有强大存在的材料 - 在整个科学界。在许多用途中，研究人员正在将石墨烯作为医疗和生物传感器应用的传感器设计中的潜在材料解决方案。今天，我们将探讨模拟在分析和优化3D多层石墨烯生物传感器方面的作用。

石墨烯为生活带来了创新技术

Nanobots那个减少海洋污染，太阳能电池在雨中运作和设备传输无线数据取决于十时间更快。除了创新性质之外，这些开发技术将这些发展技术绑定在一起，是使用革命性的材料，这是在COMSOL博客上进行讨论的重现议题。188金宝搏优惠它的名字？石墨烯。

认识到这种强大，轻质材料，越来越多的行业的优势已经开始拥抱石墨烯对各种应用的潜在用途。例如，服用生物传感器。由于其高电导率和大表面积，石墨烯是这些装置的最佳材料选择。这可以归因于：在检测生物分子的检测中，电子的更快转移提高了更高的准确度和选择性。

葡萄糖监测是生物传感器的一种应用。David-I98（谈话）（上传）的图像 - 自己的工作。许可cc by-ca 3.0， 通过Wikimedia Commons.。

为了帮助为治疗解决方案和个性化医疗应用带来新的复型化和可靠性，来自Gelcherest大学设计和分析了具有COMSOL Multiphysics的3D多层石墨烯生物传感器的团队。188金宝搏优惠让我们来看看他们的研究，这是在2015年COMSOL会议上展示的Grenoble。188金宝搏优惠

使用COMSOL Multiphysics设计3D多层石墨烯生物传感器188金宝搏优惠

如上所述，这里提出的研究以多层生物传感器设计为中心。虽然已知单层石墨烯比多层石墨烯结构更加反应，但材料的边缘比其表面更反应。具有惰性石墨烯，多层石墨烯结构是生物传感器的理想选择。

除了生物传感器本身的设计外，考虑它将与之交互的界面也很重要。在这种情况下，该界面是人类皮肤。因为它是人体的一部分具有最大的表面积，因为它对外部和内部刺激的反应变化，人体皮肤是一种良好的环境，可以收集物理和化学数据。

在开发生物传感器模型之前，该团队认为以下接口：

• 人体皮肤到PVA水凝胶
• PVA水凝胶到基于石墨烯的结构
• 基于石墨烯的结构到电极
• 石墨烯/电极到硅衬底

这一系列界面导致了两种生物传感器设备模型，可以描述过程变量以及环境刺激的影响。这些模型中的第一个是具有两个电极的单层石墨烯/石墨烯 - 氧化物传感器装置。第二种模型是具有四个电极的多层传感器装置。对于后一种情况，研究了包含和排除石墨烯复合结构，以进一步区分石墨烯反应。

多层石墨烯生物传感器装置。图片由E. Lacatus，G.C.alecu和A. Tudor并取自纸张“基于模拟3D多层石墨烯生物传感器的模型“。

使用其模型到位，研究人员在COMSOL Multiphysics中运行了一系列模拟，以分析模型配置的生物传感功能。188金宝搏优惠这种分析包括测量装置的界面处的温度分布以及电势（如下图所示）。结果表明，无论特定设计如何，石墨烯的结构都具有感测能力。

具有两个电极（左）的装置的界面温度分布图和具有四个电极（右）的装置。图片由E. Lacatus，G.C.alecu和A. Tudor并取自纸张“基于模拟3D多层石墨烯生物传感器的模型“。

具有两个电极（左）的设备的电位图和具有四个电极（右）的装置。图片由E. Lacatus，G.C.alecu和A. Tudor并取自纸张“基于模拟3D多层石墨烯生物传感器的模型“。

在识别出这些感测能力之后，该团队测试了许多不同的生物传感器器件结构，作为确定石墨烯片上的PVA水凝胶的最佳响应和蛋白质官能化石墨烯生物传感器的方法。被证明是分析此类属性的有用工具。例如，如下所示的仿真结果突出了石墨烯生物传感器上的磁通能量的空间分布以及具有四个电极的装置的界面电荷分布。

对应于具有四个电极的器件上的焊剂能量的空间分布对应的仿真。图片由E. Lacatus，G.C.alecu和A. Tudor并取自纸张“基于模拟3D多层石墨烯生物传感器的模型“。

进一步研究研究人员的研究是旨在显示在到达其活性表面时如何影响生物传感器的不同环境刺激。例如，使用声学模块，研究人员能够定义界面的响应与声压的变化。以下结果说明了声学刺激对具有四个电极的器件的石墨烯感测结构的影响。

四电极分析声刺激对装置的影响。图片由E. Lacatus，G.C.alecu和A. Tudor并取自他们的演讲“基于模拟3D多层石墨烯生物传感器的模型“。

通过COM188金宝搏优惠SOL Multiphysics，研究人员可以成功地识别石墨烯生物腐肉结构的相关性质，同时将它们与人体皮肤的复杂界面相关联。这种仿真研究与模型本身相结合，为基于石墨烯的生物传感器的开发提供了有价值的设计解决方案。

造型石墨烯和生物传感器的额外资源

• 下载这里的全文：“基于模拟3D多层石墨烯生物传感器的模型“
• 学习更多关于石墨烯和石墨烯的结构在Comsol188金宝搏优惠博客上
• 建模生物传感器？阅读此博客文章以查看如何轻松将模型转换为应用程序使用COMSOL Multiphysics中的应用程序构建器188金宝搏优惠