MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017360964
■00520260202105645
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798270246280
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32399994
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a620.5
■1001  ▼aYin,  Yaoqi.
■24510▼aMicropatterning  of  MXene-Based  Electrolyte-Gated  Field-Effect  Transistor  for  Organophosphate  Pesticides  Detection
■260    ▼a[Sl]▼bThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a124  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-06,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Gunasekaran,  Sundaram.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--The  University  of  Wisconsin  -  Madison,  2025.
■520    ▼aMiniaturized  and  integrated  microsystems  have  become  central  to  emerging  technologies,  such  as  implantable  electronics,  soft  robotics,  wearable  sensors,  and  dense  IoT  networks.  These  applications  demand  micro-/nano-scale  conductors  that  can  be  patterned  with  high  precision,  throughput,  and  material  fidelity  on  a  variety  of  substrates.  Although  techniques  such  as  inkjet  printing,  3D  printing,  and  patterned  coating  have  facilitated  microsystem  integration,  there  remains  a  pressing  need  for  low-cost  and  scalable  nanofabrication  strategies.In  this  dissertation,  a  capillarity-assisted,  solution-based  micropatterning  strategy  is  described  to  fabricate  electrically  continuous  MXene  micro-/nano-scale  architectures  on  both  rigid  and  flexible  platforms.  Microfluidic  stamps  were  produced  by  negative  UV  photolithography  and  used  to  confine  MXene  dispersions  through  controlled  capillary  flow.  Initial  trials  revealed  challenges  in  achieving  high-fidelity  patterns  due  to  limited  solution-substrate  interaction.  To  enhance  solution-substrate  interactions,  glass  and  PET  surfaces  were  oxygen  plasma-treated  to  introduce  hydroxyl  functionalities,  followed  by  APTES  silanization,  which  imparted  surface  amine  groups,  improving  wettability  and  electrostatic  adhesion  with  negatively  charged  MXene  flakes.  Additionally,  MXene  flake  size  distributions  were  refined  through  liquid  cascade  centrifugation,  while  microchannel  dimensions  were  optimized  to  minimize  flake  aggregation  and  ensure  uniform  pattern  transfer.  The  resulting  process  enabled  the  formation  of  continuous  MXene  nanopatterns  with  controllable  thickness  through  layer-by-layer  deposition.  To  demonstrate  its  practical  utility,  a  solution-gated  MXene/TiO₂  field-effect  transistor  (FET)  was  fabricated  for  selective  detection  of  malathion,  a  widely  used  organophosphorus  pesticide  (OP).  Given  that  OPs  are  extensively  used  in  agriculture  and  persist  in  water,  soil,  and  food  chains,  developing  sensitive  monitoring  systems  is  vital  to  mitigate  associated  health  hazards.  The  fabricated  FETs  detect  malathion  through  their  interaction  with  the  MXene/TiO₂  surface,  utilizing  the  charge-sensitive  properties  of  MXene.    The  TiO₂  nanoparticles  and  malathion  binding  event  generates  an  electrical  signal.  In  situ  oxidation  of  Ti₃C₂  MXene  generated  TiO₂  nanoparticles,  forming  semiconductor-metal  heterojunctions  that  enhance  charge  transport  and  signal  amplification.  The  limit  of  detection  (LOD)  and  linear  range  of  the  FETs  were  0.025  ppm  and  0.025  to  10  ppm,  respectively,  which  enables  reliable,  label-free  sensing  of  malathion  in  aqueous  media.  Beyond  malathion  sensing,  this  patterning  methodology  offers  a  universal  route  for  organizing  diverse  2D  materials-such  as  MoS₂,  graphene,  and  WS₂-into  functional  electronic  and  sensing  architectures.  Overall,  this  work  establishes  a  scalable  MXene  micropatterning  platform  that  integrates  materials  engineering  with  microfabrication  principles  to  enable  cost-effective,  flexible,  and  high-resolution  electronics  for  environmental  monitoring  applications.
■590    ▼aSchool  code:  0262.
■650  4▼aNanotechnology
■650  4▼aAgricultural  engineering
■650  4▼aMaterials  science
■653    ▼a2D  nanomaterials
■653    ▼aField-effect  transistor
■653    ▼aMicropattering
■653    ▼aMXene
■653    ▼aOrganophosphate  pesticides
■690    ▼a0652
■690    ▼a0539
■690    ▼a0794
■71020▼aThe  University  of  Wisconsin  -  Madison▼bBiological  Systems  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-06B.
■790    ▼a0262
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360964▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books