@phdthesis{Laroussi2022, author = {Laroussi, Arwa}, title = {Self-assembled monolayer based on 1,3-dimercaptopropan-2-ol : preparation, characterization and applications in electrochemical chemosensors}, doi = {10.26127/BTUOpen-6004}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-60041}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2022}, abstract = {Die vorliegende Arbeit hatte die Entwicklung eines neuen biochemischen Sensors basierend auf einer Goldoberfl{\"a}che mit genau definierten strukturellen Nano-Motiven zum Ziel. Daf{\"u}r wurde das neue Ankermolek{\"u}l 1,3-Dimercaptopropan-2-ol synthetisiert. Aufgrund seiner symmetrischen Struktur mit 2 Thiol-Gruppen bildet es auf der Goldoberfl{\"a}che eine sehr stabile selbstanordnende Monoschicht (self-assembled monolayer SAM) aus. Die Monoschichten aus 1,3-Dimercaptopropan-2-ol wurden mit zyklischer Voltammetrie, Impedanzspektrometrie, R{\"o}ntgenfotoelektronenspektroskopie (XPS), Kinetik der Kapazit{\"a}t und Kontaktwinkelmessungen untersucht. Die Struktur der SAM wird von den Adsorptionsbedingungen bestimmt. Die vergleichende Untersuchung der Desorption der SAM zeigt, dass sich die Stabilit{\"a}t der SAM erh{\"o}ht, wenn die Molek{\"u}le zum gr{\"o}ßten Teil {\"u}ber beide Thiol-Gruppen gebunden sind. Auf dieser Monoschicht wurde elektrochemisch aktives p-Benzochinon immobilisiert. Das 1,3- Dimercaptopropan-2-ol diente als Ankermolek{\"u}l, 3-Mercaptopropions{\"a}ure fungierte als Abstandshalter (spacer) und 1,4-Benzochinon als Kopfgruppe. Die Oberfl{\"a}chenkonzentration des p-Benzochinons betrug 2.5 ± 0.2×10-10 mol•cm⁻². Das entspricht einer Funktionalisierung von 65 ± 5\% SAM-Molek{\"u}len. Die aufgebaute Schicht kann f{\"u}r die elektrisch adressierbare Immobilisierung von Biomolek{\"u}len oder die Entwicklung elektrokatalytischer Sensoren eingesetzt werden. Die SAM mit endst{\"a}ndigem Benzochinon wurde als Sensor zur quantitativen Detektion von Wasserstoffperoxid eingesetzt. Die Sensorcharakterisierung erfolgte mit zyklischer Voltammetrie im Potenzial-Bereich von -0.6 V bis +0.9 V als auch jeweils nur im anodischen oder kathodischen Bereich. Die Ergebnisse weisen auf eine oxidative elektrochemische Zersetzung des Wasserstoffperoxids bei einem Potenzial von ca. +0.4 V mit Sauerstoffbildung hin, w{\"a}hrend bei kathodischen Potenzialen eine Reduktion des gebildeten Sauerstoffs als auch des Wasserstoffperoxids stattfindet. Die Verminderung des Oxidationspotenzials f{\"u}r Wasserstoffperoxid an der Benzochinon-beschichteten Goldelektrode im Vergleich mit dem identischen Schichtaufbau ohne Benzochinon deutet auf einen elektrokatalytischen Effekt dieses Molek{\"u}ls bei der oxidativen Zersetzung von Wasserstoffperoxid. Die analytische Bewertung der Sensor-Leistungsf{\"a}higkeit erfolgte im voltammetrischen als auch im amperometrischen Modus. Im Konzentrationsbereich von 0.1 mM bis 2.5 mM Wasserstoffperoxid verl{\"a}uft die Sensor-Antwort linear, die untere Nachweisgrenze liegt bei ca. 4 µM Wasserstoffperoxid. Der amperometrische Chemosensor zeigt in Gegenwart typischer St{\"o}r-Substanzen wie Ascorbins{\"a}ure, Harns{\"a}ure oder Glukose eine gute Selektivit{\"a}t. Die hohe Empfindlichkeit legt nahe, dieses System nicht nur als Wasserstoffperoxid-Sensor einzusetzen, sondern auch als Transduktor f{\"u}r Biosensoren mit immobilisierten Oxidoreduktasen, wie z.B. als Glukose-Biosensor mit Glukoseoxidase.}, subject = {Benzochinon; Elektrochemisch aktive Schicht; Elektrokatalytische Oxidation; Wasserstoffperoxid; Benzoquinone; Electrochemically active layer; Electrocatalytic oxidation; Hydrogen peroxide; Biosensor; Chinone; Dithiolverbindungen; Bioelektrochemie; Elektrochemische Oxidation; Selbst organisierendes System}, language = {en} } @article{SenguelReiterLotfietal.2025, author = {Seng{\"u}l, Akant and Reiter, Sebastian and Lotfi, Zahra and Efremenko, Julia and Laroussi, Arwa and Corley-Wiciak, Agnieszka Anna and Ratzke, Markus and Mirsky, Vladimir M. and Wenger, Christian and Fischer, Inga Anita}, title = {Titanium nitride plasmonic nanohole arrays with polymer coating : optical properties and their humidity-induced modifications}, series = {Optical Materials Express}, volume = {16}, journal = {Optical Materials Express}, number = {2}, publisher = {Optica Publishing Group}, address = {Washington D.C.}, issn = {2159-3930}, doi = {10.1364/OME.578871}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-72739}, pages = {184 -- 196}, year = {2025}, abstract = {The use of titanium nitride (TiN) for the fabrication of plasmonic structures such as nanohole arrays (NHAs) can enable their integration into optoelectronic devices on the silicon (Si) platform, for example, for the realization of on-chip chemical sensors and biosensors based on refractometric transduction. With a corresponding functionalization of the TiN nanohole arrays, these ultra-compact devices can be utilized in the development of various affinity sensors and sensor systems, such as cost-effective electronic noses for the early detection of gases in the food industry or agriculture. In this work, we focus on two types of coating for functionalization of TiN nanohole arrays: electrochemically synthesized poly-N-methylaniline and layer-by-layer deposited polyacrylic-acid/poly-allylamine (PAA/PAH). Our investigation comprises the experimental characterization of the optical properties of TiN nanhole arrays coated with polymer layers of different thicknesses as well as a comparison with simulation results. We demonstrate the potential of our setup sensing applications by measuring changes in optical properties of TiN nanohole arrays coated with PAA/PAH upon exposure to air of different humidity.}, subject = {Chemical sensors; Extraordinary optical transmission; Localized surface plasmon resonance; Optical coatings; Optical properties; Refractive index}, language = {en} }