Датчики, сделанные из изолирующего основания, покрытого листом графена с единственным толстым слоем атомов углерода настолько чувствительны, что могут обнаруживать отдельные молекулы газа, сообщает mysmi.net. Изменяя химические свойства изолирующего слоя, при этом не затрагивая графеновый слой, можно в несколько раз улучшить их способность обнаруживать мельчайшие концентрации газов.
Данное открытие «откроет совершенно новые возможности для модуляции и контроля химической чувствительности этих датчиков, без ущерба для внутренних электрических и структурных свойства графена», - говорит Амин Салехи-Ходжин, доцент кафедры механического и промышленного строительства в Иллинойсском университете в Чикаго. Он и его коллеги из Инженерного колледжа при Иллинойсском университете сотрудничают с исследователями из Института Бекмана, Нанотехнологической лабораторией при Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне и двумя учреждениями из Кореи. Результаты их работы были опубликованы в журнале Nano Letter.
С момента своего открытия почти 10 лет назад, листовой или свёрнутый в нанотрубки графен привлёк к себе огромный интерес со стороны учёных. Состоящий из единственного слоя атомов углерода, графен может использоваться в сотнях высокотехнологичных устройств. Его 2D структура делает его привлекательным в качестве высокочувствительного детектора газа.
Команда Салехи-Ходжина и другие, ранее установили, что чувствительность графеновых химических датчиков зависела от структурных дефектов вокруг атома углерода. Они намеревались показать, что графеновый датчик сделанный из «чистого» графена, который был совершенно безупречен - не будет работать. Но, когда учёные начали проверять эти датчики было обнаружено, что они всё ещё чувствительны к поиску молекул газа.
«Это был очень неожиданный результат», - сказал Салехи-Ходжин.
Исследователи проверили датчик слой за слоем. Они обнаружили, что нетронутый графен является нечувствительным, как они и предсказывали.
Затем они приступили к удалению каких-либо недостатков или реактивных мест, названных оборванными связями с изолирующим слоем. Когда был протестирован нетронутый изолирующий слой графена, как и предполагалось, чувствительности не было обнаружено.
«Но, когда оборванные связи были внедрены обратно на изолирующий слой, последовал незамедлительный ответ», - сказал Бижандра Кумар, являющийся научным сотрудником Иллинойсского университета в Чикаго после защиты докторской и первый автор исследования Nano Letter.
«Теперь мы можем твёрдо заявить, что сам графен не чувствителен, если он не имеет внутренних, поверхностных или внешних дефектов на поверхности подложки», - сказал аспирант Поя Ясаи из Иллинойсского университета.
Это открытие открывает новый «пространственный дизайн», - сказал Салехи-Ходжин. Управление внешними дефектами в опорной подложке позволит графену быть спроектированным и использоваться в широком спектре применений.
Источник: mysmi.net
