Grafeenin vikakohdista elektroninen nenä24.09.2014
Tutkijat ovat yrittäneet kehittää erittäin herkkiä ja varmatoimisia antureita jo vuosikymmeniä. Illinoisin Chicagon yliopiston tutkijat ovat nyt löytäneet tavan luoda erittäin herkän kemiallisen anturin, joka perustuu tasomaisten grafeenikiteiden vikakohtiin. Grafeenin epätäydellisyyksillä on ainutlaatuisia elektronisia ominaisuuksia, joiden avulla tutkijat pystyivät tehostamaan kaasumolekyylien absorbtioherkkyyttä 300-kertaisesti ehjään rakenteeseen verrattuna. Useimmissa sovelluksissa raerajoja pidetään vikoina, koska ne sirottavat elektroneja ja heikentävät hilarakennetta. Mutta professori Amin Salehi-Khojin kollegoineen osoitti, että nämä puutteet ovat tärkeitä grafeeniin perustuvan kaasuanturin toiminnalle. Ryhmä loi grafeeniin mikronin kokoisen yksittäisen raerajan josta he tutkivat sen elektronisia ominaisuuksia ja roolia kaasun tunnistuksessa. Heidän ensimmäinen löytö oli, että raeraja houkuttelee kaasumolekyylejä jonne ne myös kerääntyvät, eivätkä niinkään itse grafeenikiteeseen, mikä tekee siitä ihanteellisen paikan tunnistaa kaasumolekyylejä. Raerajan sähköiset ominaisuudet houkuttelevat molekyylit sen pintaan ja rajan epäsäännöllinen luonne tuottaa satoja elektronien siirtymärakoja erilaisine herkkyyksineen. Ne ovat tavallaan kuin rinnakkaisia kytkimiä ja niiden äkillinen avautuminen tai sulkeutuminen tuottaa erittäin terävän vasteen. Tutkijat uskovat voivansa koota näitä raerajoja mikrometrien mittakaavassa hallitusti, joista voisi helposti valmistaa sirumittakaavan anturiryhmiä reaalimaailman käyttöä ajatellen. Salehi-Khojin toteaa yliopistonsa tiedotteessa, että pitäisi olla mahdollista virittää raerajaryhmien elektronisia ominaisuuksia hallitulla seostuksella ja saada aikaan tunnistava vaste. Näin voisi luoda luotettavan ja vakaan "elektronisen nenän", joka saattaa havaita jopa yksittäisiä kaasumolekyylejä. |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.