Theoretical performance studies of non-enzymatic glucose sensor electrode based on copper oxides thin films

Abstract

Metal oxides such as copper oxides has gotten a lot of attention because it's one of the most important materials in technological advances. Also, because they are widely employed as industrial catalysts, chemical sensing devices... etc. Furthermore, there are two major types ofcopperoxides,namelycupricoxide(CuO)andcuprousoxide(Cu2O),whichclassifiedasp- type semiconductors; their reported optical band gaps are 1.3 eV - 2.1 eV for CuO and 2.1eV – 2.6 eV for Cu2O. Because of their specific, unique properties, they could be used in nom- enzymatic glucose sensing. Various form of CuO and Cu2O thin films as an electrode for the non-enzymatic glucose sensors were reported. From literature research, CuO thin films show that CuOnanosheet/Cu has a high sensitivity of 33950 (μAmM-1 cm-2) and low detection limit of 0.33 (µM). On the other hand, Cu2O nanometer thin-film has a high sensitivity which was equal to 23240 (μA mM-1 cm-2) and low detection limit 1.87 (µM). Finally, a comparison betweenelectrocatalyticparametersoftheproposedsensorelectrodesindicatethatcupricoxide sensorsexhibitbetterperformancesowingtohishighsensitivity,lowdetectionlimit,andgood stability.

Les oxydes métalliques tels que les oxydes de cuivre sont attirés beaucoup d'attention car c'est l'un des matériaux les plus importants dans les technologies innovantes. Aussi, parce qu'ils sont largement utilisés comme des catalyseurs industriels, dispositifs de détection chimique... etc. Par ailleurs, il existe deux principaux types d'oxydes de cuivre, l'oxyde cuivrique (CuO) et l'oxyde cuivreux (Cu2O), classés comme des semi-conducteurs de type p ; leursbandesinterditessontvariéesentre1,3-2,1eVet2,1-2,6eV,respectivement.Différentes formes de couches minces d’oxyde de cuivre utilisées comme électrode pour la détection non- enzymatique du glucose sont rapportées dans ce travail. D'après la littérature, des nanofeuilles deCuOdéposéessurCuontunesensibilitéélevéede33950(μAmM-1cm-2)etunefaiblelimite de détection de 0,33 (µM). D'autre part, les couches minces nanométriques de Cu2O possèdent une haute sensibilité égale à 23240 (μAmM-1 cm-2) et une faible limite de détection de 1,87 (µM). Enfin et d’après la comparaison entre les paramètres électrocatalytiques des électrodes de capteur proposée, on trouve que les capteurs d'oxyde cuivrique présentent les meilleures performances en raison de sa haute sensibilité, faible limite de détection et bonnestabilité.Les oxydes métalliques tels que les oxydes de cuivre sont attirés beaucoup d'attention car c'est l'un des matériaux les plus importants dans les technologies innovantes. Aussi, parce qu'ils sont largement utilisés comme des catalyseurs industriels, dispositifs de détection chimique... etc. Par ailleurs, il existe deux principaux types d'oxydes de cuivre, l'oxyde cuivrique (CuO) et l'oxyde cuivreux (Cu2O), classés comme des semi-conducteurs de type p ; leursbandesinterditessontvariéesentre1,3-2,1eVet2,1-2,6eV,respectivement.Différentes formes de couches minces d’oxyde de cuivre utilisées comme électrode pour la détection non- enzymatique du glucose sont rapportées dans ce travail. D'après la littérature, des nanofeuilles deCuOdéposéessurCuontunesensibilitéélevéede33950(μAmM-1cm-2)etunefaiblelimite de détection de 0,33 (µM). D'autre part, les couches minces nanométriques de Cu2O possèdent une haute sensibilité égale à 23240 (μAmM-1 cm-2) et une faible limite de détection de 1,87 (µM). Enfin et d’après la comparaison entre les paramètres électrocatalytiques des électrodes de capteur proposée, on trouve que les capteurs d'oxyde cuivrique présentent les meilleures performances en raison de sa haute sensibilité, faible limite de détection et bonnestabilité.

حظيت أكاسيد المعادن كأكسيد النحاس باهتمام واسع في السنوات الأخيرة نظرا لأهميتها في التكنولوجيات الحديثة. كذلك، لأنها تستخدم على نطاق واسع كمحفزات صناعية، وأجهزة استشعار كيميائية ... إلخ. هناك نوعان رئيسيان من أكسيد النحاس، وهما أكسيد أحادي النحاس وأكسيد ثنائي النحاس، والتي تصنف ضمن أشباه الموصلات ويتميزان بفجوات النطاق البصري 1.3-2.1 الكترون فولت و2.1-2.6 الكترون فولط على الترتيب. نظرًا لخصائصها الفريدة والمحددة، يمكن استخدامها كأقطاب كهربائية في أجهزة الاستشعار غير الأنزيمي للجلوكوز. هناك العديد من الأشكال المختلفة الصفائح الرقيقة المصنوعة من أكسيد أحادي النحاس وأكسيد ثنائي النحاس المستعملة كقطب كهربائي لأجهزة الٍاستشعار غير الأنزيمي للجلوكوز ولقد تم التطرق اليها في هذا العمل. بعد البحوث والمعلومات المتحصل عليها نجد أن الصفائح الرقيقة المصنوعة من طبقة نانوية من أحادي النحاس على أكسيد النحاس تتميز بحساسية عالية قدرها 33950 ميكروآ/ م مولار* سم2. مع حد الاكتشاف منخفض قدره 0.33 ميكرو مولار. من ناحية أخرى الصفائح الرقيقة النانوية لأكسيد ثنائي النحاس تتميز أيضا بحساسية عالية قدرها 23240 ميكروآ/ م مولار*سم2 وحد اكتشاف منخفض قدره 1.87 ميكرو مولار. وفي الأخير، بعد المقارنة بين القيم المتحصل عليها من الأقطاب الكهربائية للمستشعرات المقترحة تبين أن مستشعرات أكسيد أحادي النحاس تظهر أداءً أفضل نظرًا لحساسيتها العالية،وحدود كشفها المنخفضة، واستقرارها الجيد