Grafeenin vikakohdista elektroninen nenä

24.09.2014

illinois-chicago-vika-grafeenissa-herkka-anturi-300-t.jpgTutkijat 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.

28.03.2024Kertakäyttöiset tekoälyanturit terveyden seurantaan
27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut

Siirry arkistoon »