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- “智能”石墨烯傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/9/7
（a）在石墨烯傳感器上吸附的CO2分子（b）在零電場下吸附的分子與石墨烯之間的范德華（vdW）相互作用。
單層石墨烯是一種原子層厚的碳片，已在包括化學傳感器和電子檢測單分子吸附事件在內(nèi)的各種領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，在基于石墨烯的傳感器中，監(jiān)測物理吸附的分子誘導的石墨烯電響應(yīng)變化已變得普遍。由于吸附氣體和石墨烯之間獨特的電場依賴性電荷轉(zhuǎn)移，物理吸附分子-石墨烯相互作用的電場調(diào)節(jié)可增強氣體感應(yīng)�；谶@種獨特的電可調(diào)電荷轉(zhuǎn)移，可以預(yù)測石墨烯傳感器中的分子識別，這是不同吸附分子的特征。
然而，為了在石墨烯 傳感器中實現(xiàn)分子識別功能，需要了解在關(guān)閉電場后氣體吸附/解吸事件以及石墨烯-氣體分子相互作用的保留。到目前為止，在關(guān)閉電場后，石墨烯-氣體分子的鍵合作用被認為是由環(huán)境熱能隨機化的，這并不奇怪，因為這些相互作用是范德華（vdW）鍵合，因此固有地很弱。盡管如此，這種石墨烯-氣體分子vdW鍵的熱隨機化假設(shè)尚未通過實驗驗證，這是石墨烯氣體傳感器中基于電可調(diào)電荷轉(zhuǎn)移的分子識別的主要缺點。
為了闡明在有和沒有進行電場調(diào)諧的情況下石墨烯上吸附的氣體分子的鍵合保持力，Osazuwa Gabriel Agbonlahor（現(xiàn)任博士生），Tomonori Imamura（已畢業(yè)的碩士研究生），Manoharan Murugananthan博士（高級講師）和Mizuta的Hiroshi Mizuta教授日本高級科學技術(shù)研究院（JAIST）的實驗室在不同電場下監(jiān)測了石墨烯上吸附的CO 2分子隨時間的vdW相互作用衰減。利用電場調(diào)節(jié)吸附氣體與石墨烯之間的相互作用，吸附CO 2之間的電荷轉(zhuǎn)移在打開和關(guān)閉調(diào)諧電場期間監(jiān)測分子和石墨烯。值得注意的是，在關(guān)閉電場后數(shù)小時，石墨烯-氣體分子的范德華相互作用得以保留，這證明了先前施加的電場強度和方向的電荷轉(zhuǎn)移和載流子散射保留特性，即吸附的CO 2分子顯示出“ vdW綁定內(nèi)存”。
由于這種鍵合記憶，可以在關(guān)閉電場后數(shù)小時研究石墨烯上吸附氣體分子的電荷轉(zhuǎn)移和散射特性，這對于根據(jù)吸附分子對施加的電的特征性電荷轉(zhuǎn)移響應(yīng)來識別吸附分子至關(guān)重要領(lǐng)域。此外，這些電調(diào)諧吸附分子的長鍵合保留時間（超過2小時），使基于石墨烯的傳感器成為開發(fā)“智能”傳感器平臺的平臺，該傳感器適用于存儲設(shè)備和構(gòu)象開關(guān)中的“超傳感”應(yīng)用。
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