Graphene is a next-generation biomaterial with increasing biomedical applicability. As a new class of one-atom-thick nanosheets, it is a true two-dimensional honeycomb network nanomaterial that attracts interest in various scientific fields and is rapidly becoming the most widely studied carbon-based material. Since its discovery in 2004, its unique optical, mechanical, electronic, thermal, and magnetic properties are the basis of exploration of the potential applicability of graphene. Graphene materials, such as graphene oxide and its reduced form, are studied extensively in the biotechnology arena owing to their multivalent functionalization and efficient surface loading with various biomolecules. This review provides a brief summary of the recent progress in graphene and graphene oxide biological research together with current findings to spark novel applications in biomedicine. Graphene-based applications are progressively developing; hence, the opportunities and challenges of this rapidly growing field are discussed together with the versatility of these multifaceted materials.
Franco, Vinicius C. De;Castro, Gustavo M.B.;Corredor, Jeaneth;Mendes, Daniel;Schmidt, Joao E.
Carbon letters
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v.21
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pp.16-22
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2017
Cobalt was electrodeposited onto chemical vapor deposition (CVD) graphene/Si/$SiO_2$ substrates, during different time intervals, using an electrolyte solution containing a low concentration of cobalt sulfate. The intention was to investigate the details of the deposition process (and the dissolution process) and the resulting magnetic properties of the Co deposits on graphene. During and after electrodeposition, in-situ magnetic measurements were performed using an (AGFM). These were followed by ex situ morphological analysis of the samples with ${\Delta}t_{DEP}$ 30 and 100 s by atomic force microscopy in the non-contact mode on pristine CVD graphene/$SiO_2$/Si. We demonstrate that it is possible to electrodeposit Co onto graphene, and that in-situ magnetic measurements can also help in understanding details of the deposition process itself. The results show that the Co deposits are ferromagnetic with decreasing coercivity ($H_C$) and demonstrate increasing magnetization on saturation ($M_{SAT}$) and electric signal proportional to remanence ($M_r$), as a function of the amount of the electrodeposited Co. It was also found that, after the end of the dissolution process, a certain amount of cobalt remains on the graphene in oxide form (this was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy), as suggested by the magnetic measurements. This oxide tends to exhibit a limited asymptotic amount when cycling through the deposition/dissolution process for increasing deposition times, possibly indicating that the oxidation process is similar to the graphene surface chemistry.
Present article deals with the static stability analysis of compositionally graded nanocomposite beams reinforced with graphene oxide powder (GOP) is undertaken once the beam is subjected to an induced force caused by nonuniform magnetic field. The homogenized material properties of the constituent material are approximated through Halpin-Tsai micromechanical scheme. Three distribution types of GOPs are considered, namely uniform, X and O. Also, a higher-order refined beam model is incorporated with the dynamic form of the virtual work's principle to derive the partial differential motion equations of the problem. The governing equations are solved via Galerkin's method. The introduced mathematical model is numerically validated presenting a comparison between the results of present work with responses obtained from previous articles. New results for the buckling load of GOP reinforced nanocomposites are presented regarding for different values of magnetic field intensity. Besides, other investigations are performed to show the impacts of other variants, such as slenderness ratio, boundary condition, distribution type and so on, on the critical stability limit of beams made from nanocomposites.
Magnetic-graphene nanosheets have been synthesized via a simple effective chemical precipitation method followed by heat treatment. The composite nanosheets are super paramagnetic at room temperature and can be separated by an external magnetic field. The prepared magnetic-graphene nanosheets were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, and BET surface area analysis. The results demonstrated the successful attachment of iron oxide nanoparticles to graphene nanosheets. It was found that the attached nanoparticles were mainly $Fe_3O_4$. The magnetic-graphene nanosheets showed near complete methyl orange removal within 10 mintues and would be practically usable for methyl orange separation from water.
Irradiation of gold nanorods (GNRs) with laser light corresponding to the longitudinal surface plasmon oscillation results in rapid conversion of electromagnetic energy into heat, a phenomenon commonly known as the photothermal effect of GNRs. Herein, we propose a facile strategy for increasing the photothermal conversion efficiency of GNRs by integration to form graphene oxide (GO) nanocomposites. Moreover, conjugation of iron oxide (IO) with the GO-GNR nanohybrid allowed magnetic enrichment at a specific target site and the separated GO-IO-GNR assembly was rapidly heated by laser irradiation. The present GO-IO-GNR nanocomposites hold great promise for application in various biomedical fields, including surface enhanced Raman spectroscopy imaging, photoacoustic tomography imaging, magnetic resonance imaging, and photothermal cancer therapy.
In this research, a novel and efficient quinoline thioacetamide functionalized magnetic graphene oxide composite ($GO@Fe_3O_4@QTA$) was synthesized and utilized for dispersive magnetic solid phase preconcentration of Cd(II) and Ni(II) ions in urine and various food samples. A number of diverse methods were employed for characterization of the new nanosorbent. The design of experiments approach and response surface methodology were applied to monitor and find the parameters that affect the extraction performance. After sorption and elution steps, the concentrations of target analytes were measured by employing FAAS. The highest extraction performance was achieved under the following experimental conditions: pH, 5.8; sorption time, 6.0 min; $GO@Fe_3O_4@QTA$ amount, 17 mg; 2.4 mL $1.1mol\;L^{-l}$$HNO_3$ solution as the eluent and elution time, 13.0 min. The detection limit is 0.02 and $0.2ng\;mL^{-1}$ for Cd(II), and Ni(II) ions, respectively. The accuracy of the new method was investigated by analyzing two certified reference materials (sea food mix, Seronorm LOT NO 2525 urine powder). The interfering study revealed that there are no interferences from commonly occurring ions on the extractability of target ions. Finally, the new method was satisfactorily employed for rapid extraction and determination of target ions in urine and various food samples.
The vibratory and rotational levels of many biological macromolecules lie in the terahertz (THz) band, which means that THz techniques can be used to identify and detect them. Moreover, since the biological activity of most biomolecules only becomes apparent in aqueous solution, we use microfluidic technology to study the biological properties of these biomolecules. THz time-domain spectroscopy was used to study the THz absorption characteristics of graphene oxide (GO) aqueous solution at different concentrations and different exposure times in fixed electric or magnetic fields. The results show that the spectral characteristics of the GO solution varied with the concentration: as the concentration increased, the THz absorption decreased. The results also show that after placing the solution in an external electric field, the absorption of THz first increased and then decreased. When the solution was placed in a magnetic field, the THz absorption increased with the increase in standing time. In this paper, these results are explained based on considerations of what is occurring at the molecular scale. The results of this study provide technical support for the further study of GO and will assist with its improved application in various fields.
Ehsani, A.;Safari, R.;Yazdanpanah, H.;Kowsari, E.;Shiri, H. Mohammad
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.9
no.4
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pp.301-307
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2018
The current study fabricated magnetic functional reduced graphene oxide (MFRGO) by relying on ${FeCl_4}^-$ magnetic anion confined to cationic 1-methyl imidazolium. Furthermore, for improving the electrochemical performance of conductive polymer, hybrid poly ortho aminophenol (POAP)/ MFRGO films have then been fabricated by POAP electropolymerization in the presence of MFRGO nanorods as active electrodes for electrochemical supercapacitors. Surface and electrochemical analyses have been used for characterization of MFRGO and POAP/ MFRGO composite films. Different electrochemical methods including galvanostatic charge discharge experiments, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy have been applied to study the system performance. Prepared composite film exhibited a significantly high specific capacity, high rate capability and excellent cycling stability (capacitance retention of ~91% even after 1000 cycles). These results suggest that electrosynthesized composite films are a promising electrode material for energy storage applications in high-performance pseudocapacitors.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.27
no.4
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pp.25-37
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2020
In this study, hybridization of graphene oxide and metal was carried out by the functional groups containing oxygen and thermal treatment for reduction in order to enhance the electrical conductivity and magnetic properties of graphene materials. Graphene-metal hybrid materials were synthesized using the oxygen-containing functional groups (-OH, -COOH and so on) on the surface of graphene oxide by replacing them with metal ions via ion exchange method as well as thermal reduction. The metals used in this study were Fe, Ag, Ni, Zn, and Fe/Ag, and it was confirmed that metal particles of uniform size were well dispersed on the graphene surface through SEM, TEM, and EDS. All of the metal particles on the graphene surface had an oxide-crystalline structure. To check the electrical properties, sheet resistance of the rGO-metal hybrid sample was measured on the PET film made by the dip-coating, and the specific resistance was calculated by measuring the thickness of the specimen through SEM. As a result, the specific resistance was in the range of 2.14×10-5 and 3.5×10-3 ohm/cm.
In this study, polyvinyl alcohol (PVA)/graphene oxide (GO)/iron oxide (Fe3O4) magnetic microgels were prepared using a microfluidic approach and the dye adsorption capacity of the microgels was confirmed. The adsorption capacity (qe) of the gels was evaluated by varying the dye concentration, pH, and contact time with the microgels. The dyes used in this work were methylene blue (MB), crystal violet (CV), and malachite green (MG), and microgels showed the highest adsorption capacity (191.1 mg/g) in methylene blue. The microgels exhibited the highest adsorption capacity in the dye aqueous solution at pH 10 due to the presence of atomic nitrogen ions (N+) on the dye molecules. The adsorption isotherm studies revealed that the Langmuir isotherm is the best fit isotherm model for the dye adsorption on the microgels, indicative of monolayer adsorption. The kinetic analysis exhibited that the pseudo-second order model fits better than the pseudo-first order model, confirming that the adsorption process is chemisorption. In addition, the magnetic microgels showed good reusability and recovery efficiency. It was confirmed that the adsorption capacity of the gels maintains more than 70% of the initial capacity after 5 times of cycle experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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