Skip to content

Study and characterization of diamond surface for biosensoring applications

Diamond is the only wide band gap representative of the elemental semiconductors, with a crystal structure identical to its more common relatives silicon and germanium.
On first glance one might also expect similar surface properties in terms of reconstructions, surface states, and surface band diagrams. In part, this expectation is indeed fulfilled, but diamond also exhibits a number of unusual and potentially very useful surface properties.
Particularly when the surface dangling bonds are saturated by monovalent hydrogen atoms, (donor-like) surface states are removed from the gap, the electron affinity changes sign and becomes negative, and the material becomes susceptible to an unusual type of transfer doping where holes are injected by acceptors located at the surface instead of inside the host lattice. In such a way diamond surface becomes a conductor material and can be used as an electrode to collect electrical signals.
Since diamond electrical and chemical properties are strictly related to its surface termination, a surface nondestructive analysis technique is essential to check its status. Among all the possible surface techniques, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) and UPS (UV-ray Photoelectron Spectroscopy) are the most suitable, since their scanning depth is nearly 3 nm and 1.5 nm respectively.
Moreover they give information not only about chemical species present onto diamond surface, but they can also state how these atoms are linked together, thanks to their chemical shift. This particular behavior has made diamond a good candidate for the implementation of biosensors.
An ideal biosensor should combine nature sensitivity and specificity with the advantages of modern microelectronics: diamond is especially attractive because, in addition to having good electrical and chemical properties, it is widely considered to be biocompatible and chemically inert and can be deposited as a robust, thin film on silicon and other microelectronic-compatible substrates. Moreover, if we use a diamond as a substrate for a biosensor, we can also exploit its bulk properties such as extreme mechanical hardness and, the most important, broad optical transparency, from the deep ultraviolet to the far infrared. This makes possible simultaneous recording of electrical and optical signals from living cells, as sensor elements.
Hydrogen terminated diamond surfaces have been used to attach DNA fragments, showing that diamond is a good platform onto which biomolecules, with specific funtional groups, can be linked. The first evidence of selective attachment of mammalian neurons and ordered outgrowth of neurites on patterned diamond surfaces has been recently reported by Specht et al. [16]. However, to our best knowledge, no report about the functional viability of neurons on functionalised diamond surfaces has been published to date.
To explore the possibility of exploiting the above mentioned properties of diamond for the realisation of biosensors it is essential to investigate adhesion and neuronal excitability (i.e., the ability of neurons to generate and propagate trains of electrical impulses) on hydrogenated (HTD) or oxidised (OTD) diamond surfaces.
Thus the study of diamond surface properties, with different terminations, is fundamental if we are interested in biosensoring applications.

My PhD research activity thus will be focused onto three main topics:
- Implementation and characterization of an XPS apparatus, in order to characterize diamond surface properties and to check out its modification due to hydrogenation and/or oxidation processes.
- Study different methods to perform hydrogenation (plasma, molecular or HFCVD) and oxidation (chemical, plasma or UV technique), in order to find out the best way to modify diamond surface, without introducing any sort of contamination and damage.
- Study of neurons adhesion and viability onto diamond, to check their bio-compatibility.

CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI

La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF

Acquista
Mostra/Nascondi contenuto.
Introduction Diamond is the only wide band gap representative of the elemental semi- conductors, with a crystal structure identical to its more common relatives silicon and germanium. On first glance one might also expect similar surface properties in terms of reconstructions, surface states, and surface band diagrams. In part, this expectationisindeedfulfilled,butdiamondalsoexhibitsanumberofunusual and potentially very useful surface properties [1] [2]. Particularly when the surface dangling bonds are saturated by monova- lent hydrogen atoms, (donor-like) surface states are removed from the gap, the electron affinity changes sign and becomes negative, and the material becomes susceptible to an unusual type of transfer doping where holes are injected by acceptors located at the surface instead of inside the host lattice. In such a way diamond surface becomes a conductor material and can be used as an electrode to collect electrical signals [3] [4] [5]. Sincediamondelectricalandchemicalpropertiesarestrictlyrelatedtoits surface termination, a surface nondestructive analysis technique is essential to check its status. Among all the possible surface techniques, XPS (X-ray Photoelectron Spec- troscopy) and UPS (UV-ray Photoelectron Spectroscopy) are the most suit- able, since their scanning depth is nearly 3 nm and 1.5 nm respectively [6] [7] [8]. Moreover they give information not only about chemical species present onto diamondsurface,buttheycanalsostatehowtheseatomsarelinkedtogether, thanks to their chemical shift [9] [10]. This particular behavior has made diamond a good candidate for the implementation of biosensors [11] [6] [7]. An ideal biosensor should combine nature sensitivity and specificity with the advantages of modern microelectronics: diamond is especially attractive because, in addition to having good electrical and chemical properties, it is widely considered to be biocompatible and chemically inert and can be de- positedasarobust, thinfilmonsiliconandothermicroelectronic-compatible 5

CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI

La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF

Acquista
Il miglior software antiplagio

L'unico servizio antiplagio competitivo nel prezzo che garantisce l'aiuto della nostra redazione nel controllo dei risultati.
Analisi sicura e anonima al 100%!
Ottieni un Certificato Antiplagio dopo la valutazione.

Informazioni tesi

  Autore: Micaela Castellino
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Fisica Fondamentale, Applicata ed Astrofisica
Anno: 2007
Docente/Relatore: Ettore Vittone
Correlatore: AlbertoPasquarelli
Istituito da: Università degli Studi di Torino
Dipartimento: Dipartimento di Fisica Sperimentale
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 180

FAQ

Per consultare la tesi è necessario essere registrati e acquistare la consultazione integrale del file, al costo di 29,89€.
Il pagamento può essere effettuato tramite carta di credito/carta prepagata, PayPal, bonifico bancario.
Confermato il pagamento si potrà consultare i file esclusivamente in formato .PDF accedendo alla propria Home Personale. Si potrà quindi procedere a salvare o stampare il file.
Maggiori informazioni
Ingiustamente snobbata durante le ricerche bibliografiche, una tesi di laurea si rivela decisamente utile:
  • perché affronta un singolo argomento in modo sintetico e specifico come altri testi non fanno;
  • perché è un lavoro originale che si basa su una ricerca bibliografica accurata;
  • perché, a differenza di altri materiali che puoi reperire online, una tesi di laurea è stata verificata da un docente universitario e dalla commissione in sede d'esame. La nostra redazione inoltre controlla prima della pubblicazione la completezza dei materiali e, dal 2009, anche l'originalità della tesi attraverso il software antiplagio Compilatio.net.
  • L'utilizzo della consultazione integrale della tesi da parte dell'Utente che ne acquista il diritto è da considerarsi esclusivamente privato.
  • Nel caso in cui l’utente che consulta la tesi volesse citarne alcune parti, dovrà inserire correttamente la fonte, come si cita un qualsiasi altro testo di riferimento bibliografico.
  • L'Utente è l'unico ed esclusivo responsabile del materiale di cui acquista il diritto alla consultazione. Si impegna a non divulgare a mezzo stampa, editoria in genere, televisione, radio, Internet e/o qualsiasi altro mezzo divulgativo esistente o che venisse inventato, il contenuto della tesi che consulta o stralci della medesima. Verrà perseguito legalmente nel caso di riproduzione totale e/o parziale su qualsiasi mezzo e/o su qualsiasi supporto, nel caso di divulgazione nonché nel caso di ricavo economico derivante dallo sfruttamento del diritto acquisito.
L'obiettivo di Tesionline è quello di rendere accessibile a una platea il più possibile vasta il patrimonio di cultura e conoscenza contenuto nelle tesi.
Per raggiungerlo, è fondamentale superare la barriera rappresentata dalla lingua. Ecco perché cerchiamo persone disponibili ad effettuare la traduzione delle tesi pubblicate nel nostro sito.

Scopri come funziona »

DUBBI? Contattaci

Contatta la redazione a
[email protected]

Ci trovi su Skype (redazione_tesi)
dalle 9:00 alle 13:00

Oppure vieni a trovarci su

Parole chiave

hydrogenation
oxidation
neurons
biosensor
diamond
xps
contact angle
hfcvd
ups
electrical measurements

Tesi correlate


Non hai trovato quello che cercavi?


Abbiamo più di 45.000 Tesi di Laurea: cerca nel nostro database

Oppure consulta la sezione dedicata ad appunti universitari selezionati e pubblicati dalla nostra redazione

Ottimizza la tua ricerca:

  • individua con precisione le parole chiave specifiche della tua ricerca
  • elimina i termini non significativi (aggettivi, articoli, avverbi...)
  • se non hai risultati amplia la ricerca con termini via via più generici (ad esempio da "anziano oncologico" a "paziente oncologico")
  • utilizza la ricerca avanzata
  • utilizza gli operatori booleani (and, or, "")

Idee per la tesi?

Scopri le migliori tesi scelte da noi sugli argomenti recenti


Come si scrive una tesi di laurea?


A quale cattedra chiedere la tesi? Quale sarà il docente più disponibile? Quale l'argomento più interessante per me? ...e quale quello più interessante per il mondo del lavoro?

Scarica gratuitamente la nostra guida "Come si scrive una tesi di laurea" e iscriviti alla newsletter per ricevere consigli e materiale utile.


La tesi l'ho già scritta,
ora cosa ne faccio?


La tua tesi ti ha aiutato ad ottenere quel sudato titolo di studio, ma può darti molto di più: ti differenzia dai tuoi colleghi universitari, mostra i tuoi interessi ed è un lavoro di ricerca unico, che può essere utile anche ad altri.

Il nostro consiglio è di non sprecare tutto questo lavoro:

È ora di pubblicare la tesi