Abstrakti
Suurin osa väitöskirjatyöstä keskittyi erilaisten hiilimusta-pohjaisten komposiittielektrodien valmistamiseen hyödyntämiseen kuumien elektroninen aikaansaamassa elektrokemiluminesenssissa (HECL). HECL on analyyttinen menetelmä, joka perustuu hydratoituneiden elektronien sähkökemialliseen tuottamiseen vesiliuoksissa. Näiden elektronien suuri energia mahdollistaa lukuisten luminoforien virittämisen nestefaasissa ja emittoituvaa valoa voidaan hyödyntää analytiikassa erilaisin tavoin. HECL eroaa muista elektrokemiluminesenssimenetelmistä siinä, että kaikki virittymiseen liittyvät reaktiot tapahtuvat liuosfaasissa. Menetelmän etuihin lukeutuu tarkkuus sekä yksinkertainen mittalaitteisto verrattuna muihin elektrokemiluminesenssimenetelmiin.
Johtuen vedynkehityksestä on hydratoituneiden elektronien sähkökemiallinen tuottaminen haastavaa. Esimerkiksi elohopea-elektrodilla joka on tunnettu suuresta vedynkehityksen ylipotentiaalista ei havaita odotetun kaltaista muutosta potentiaali-virta kuvaajissa. HECL mittaukset onkin aikaisemmin tehty eristeohutkalvon peittämillä metalli- tai puolijohdelektrodeilla. Tyypillisimpiä työelektrodeja ovat olleet oksidipäällysteiset alumiini ja pii. Aiempien materiaalien suurimpia ongelmia on ollut elektrodien valmistamiseen liittyvät tekijät. Hydratoituneiden elektronien luominen, ja tätä kautta havaittavan valon intensiteetti, on äärimmäisen riippuvaista ohutkalvon paksuudesta. Jopa parin nanometrin vaihtelu kalvopaksuudessa aiheuttaa suuria muutoksia havaitussa valomäärässä. HECL:n tärkein käyttökohde on ollut immunomääritykset, joissa työelektrodin pinta päällystetään vasta-aineilla. Näissä sovelluskohteissa elektrodit ovat kertakäyttöisiä, minkä takia puhdastiloja edellyttävät elektrodit ovat yksi suurimmista pullonkauloista menetelmän kaupallistamiselle.
Eräs tapa ratkaista edellä esitetyt ongelmat on komposiittimateriaalien hyödyntäminen elektrodimateriaalina. Tässä työssä tutkitut komposiittielektrodit koostuivat polymeerimatriisista sekä sähköä johtavista hiilimustapartikkeleista. Näiden elektrodien toimivuus osoittautui erinomaiseksi: HECL signaalin hajonta saman valmistuserän elektrodien välillä oli alhaista, taustaemissio lähes olematonta ja HECL signaalin suuruus verrattavissa aiempiin elektrodimateriaaleihin. Johdepartikkelien läsnäolo mahdollistaa elektrodien valmistamisen esimerkiksi silkkipainomenetelmällä. Nämä alustavat kokeet osoittivat, että hydratoituneiden elektronien luominen sähköisesti on huomattavasti helpompaa kuin aikaisemmin on ajateltu.
Julkaisun otsikon käännös | Komposiittielektrodien hyödyntäminen kuumien elektronien aikaansaamassa elektrokemiluminesenssissa |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-8852-5 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-8853-2 |
Tila | Julkaistu - 2019 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- hydratoitunut elektroni
- komposiittielektrodit
- immunomääritykset