Forskere finjusterer følsomheden af ​​nanokemiske sensorer

Forskere har opdaget en teknik til at kontrollere følsomheden af ​​grafenkemiske sensorer.

Sensorerne, lavet af en isolerende base belagt med et grafenark-et enkelt atom-tykt lag kulstof-er allerede så følsomme, at de kan detektere et individuelt molekyle gas. Men manipulering af de kemiske egenskaber ved det isolerende lag, uden at ændre grafenlaget, kan endnu forbedre deres evne til at detektere de mindste koncentrationer af forskellige gasser.

Fundet "åbner helt nye muligheder for modulering og kontrol af disse sensorers kemiske følsomhed, uden at gå på kompromis med grafens iboende elektriske og strukturelle egenskaber, "siger Amin Salehi-Khojin, adjunkt i maskin- og industriteknik ved University of Illinois i Chicago, og hovedforsker på undersøgelsen. Han og hans kolleger ved UIC College of Engineering samarbejdede med forskere fra Beckman Institute og Micro and Nanotechnology Laboratory ved University of Illinois i Urbana-Champaign og to institutioner i Korea. Deres resultater er rapporteret i journalen Nano brev , tilgængelig online inden offentliggørelse.

Siden opdagelsen for næsten 10 år siden, grafen - i ark, eller rullet ind i nanorør - har tiltrukket enorm videnskabelig interesse. Består af et enkelt lag carbonatomer, grafen har potentiale til brug i hundredvis af højteknologiske applikationer. Dens 2-D struktur, afslører hele dens volumen, gør det attraktivt som en meget følsom gasdetektor.

Salehi-Khojins team, og andre, fandt tidligere ud, at grafenkemiske sensorer var afhængige af en strukturel fejl omkring et carbonatom for deres følsomhed. De satte sig for at vise, at "uberørte" grafensensorer - lavet af grafen, der var helt fejlfri - ikke ville fungere. Men da de testede disse sensorer, de fandt ud af, at de stadig var følsomme over for sporgasmolekyler.

"Dette var et meget overraskende resultat, "Salehi-Khojin sagde.

Forskerne testede sensoren lag for lag. De fandt ud af, at uberørt grafen er ufølsom, som de havde forudsagt.

De gik derefter i gang med at fjerne eventuelle fejl, eller reaktive steder kaldet dinglende bindinger, fra det isolerende lag. Når et uberørt isolerende lag blev testet med uberørt grafen, igen var der ingen følsomhed.

"Men da dinglende bindinger blev tilføjet tilbage til det isolerende lag, vi observerede et svar, "sagde Bijandra Kumar, en postdoktoral forskningsassistent ved UIC og første forfatter af Nano brev undersøgelse.

"Vi kunne nu sige, at selve grafen er ufølsomt, medmindre det har defekter - interne defekter på grafenoverfladen, eller ydre defekter på underlagets overflade "sagde UIC -kandidatstuderende Poya Yasaei.

Fundet åbner et nyt "designrum, "Salehi-Khojin sagde. Kontrol af eksterne defekter i de understøttende substrater vil gøre det muligt at konstruere grafenkemFET'er, der kan være nyttige i en lang række applikationer.