Amin Salehi-Khojin, professore associato di ingegneria meccanica/industriale, e i suoi due dottori di ricerca, Poya Yasaei (basette capelli scuri) e Bjandra Kumar (camicia bordeaux)
I ricercatori hanno scoperto una tecnica per controllare la sensibilità dei sensori chimici al grafene.
I sensori, costituiti da una base isolante rivestita con un foglio di grafene, uno strato di carbonio dello spessore di un atomo, sono già così sensibili da poter rilevare una singola molecola di gas. Ma manipolando le proprietà chimiche dello strato isolante, senza alterare lo strato di grafene, possono ancora migliorare la loro capacità di rilevare le più piccole concentrazioni di vari gas.
La scoperta "aprirà possibilità completamente nuove per la modulazione e il controllo della sensibilità chimica di questi sensori, senza compromettere le proprietà elettriche e strutturali intrinseche del grafene, "dice Amin Salehi-Khojin, assistente professore di ingegneria meccanica e industriale presso l'Università dell'Illinois a Chicago, e ricercatore principale dello studio. Lui e i suoi colleghi dell'UIC College of Engineering hanno collaborato con ricercatori del Beckman Institute e del Micro and Nanotechnology Laboratory dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign e di due istituzioni in Corea. I loro risultati sono riportati nella rivista Nano lettera , disponibile online prima della pubblicazione.
Dalla sua scoperta circa 10 anni fa, grafene:in fogli, o arrotolati in nanotubi, ha suscitato un enorme interesse scientifico. Composto da un singolo strato di atomi di carbonio, il grafene può essere utilizzato in centinaia di applicazioni high-tech. La sua struttura 2-D, esponendo tutto il suo volume, lo rende attraente come rilevatore di gas altamente sensibile.
La squadra di Salehi-Khojin, e altri, precedentemente scoperto che i sensori chimici di grafene dipendevano da un difetto strutturale attorno a un atomo di carbonio per la loro sensibilità. Hanno deciso di dimostrare che i sensori di grafene "incontaminati", fatti di grafene perfettamente impeccabile, non avrebbero funzionato. Ma quando hanno testato questi sensori, hanno scoperto che erano ancora sensibili alle tracce di molecole di gas.
"Questo è stato un risultato molto sorprendente, "Ha detto Salehi-Khojin.
I ricercatori hanno testato il sensore strato per strato. Hanno scoperto che il grafene incontaminato è insensibile, come avevano previsto.
Successivamente si misero a rimuovere eventuali difetti, o siti reattivi chiamati legami penzolanti, dallo strato isolante. Quando uno strato isolante incontaminato è stato testato con grafene incontaminato, di nuovo non c'era sensibilità.
"Ma quando i legami penzolanti sono stati aggiunti di nuovo allo strato isolante, abbiamo osservato una risposta, " ha detto Bijandra Kumar, assegnista di ricerca post-dottorato presso l'UIC e primo autore del Nano lettera studio.
"Potremmo ora dire che il grafene stesso è insensibile a meno che non abbia difetti:difetti interni sulla superficie del grafene, o difetti esterni sulla superficie del supporto, ", ha detto lo studente laureato UIC Poya Yasaei.
La scoperta apre un nuovo "spazio di design, " ha affermato Salehi-Khojin. Il controllo dei difetti esterni nei substrati di supporto consentirà di progettare chemFET di grafene che potrebbero essere utili in un'ampia varietà di applicazioni.
