Датчики, сделанные из изолирующего основания, покрытого листом графена с единственным слоем атомов углерода настолько чувствительны, что могут обнаруживать отдельные молекулы газа. 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 Letters.

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 графен без дефектов 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.

Ю «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 статьи Nano Letters.

Ю «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.