ما توانستیم

محقق ايراني دانشگاه ايلينويز و همكارانش دريافته‌اند که افزايش نقص‌هاي ساختاري در گرافن مي‌تواند عملکرد آن را به ‌عنوان يک حسگر شيميايي بهبود بخشد.

 يافته‌هاي «امين صالحي خوجين»، «ديويد استرادا» و «اريک پاپ»، اعضاي اين گروه تحقيقاتي ميان‌رشته‌اي مي‌گويند: هدف اين کار درک عوامل محدود‌کننده حساسيت رزيستورهاي شيميايي گرافني دوترمينالي ساده و مطالعه اين امر در ابزارهاي ارزاني است که توسط رسوب‌دهي شيميايي بخار ساخته مي‌شوند.

اين محققان دريافتند که پاسخ اين رزيستورهاي شيميايي به شکل اين نقص‌ها بستگي دارد.

«صالحي» مي‌گويد: گرافنِ تقريباً بي‌نقص حساسيت کمي نسبت به مولکول‌هاي مورد آناليز دارد، زيرا اين مولکول‌ها روي نقص‌هاي نقطه‌اي جذب مي‌شوند که در اطراف آنها مسيرهاي با مقاومت کم وجود دارد. در نتيجه، جذب سطحي اين مولکول‌ها روي نقص‌هاي نقطه‌اي اثر بسيار کمي روي مقاومت کلي ابزار دارد. از سوي ديگر، نقص‌هاي خطي با اندازه ميکرومتري يا خطوط پيوسته از نقص‌هاي نقطه‌اي متفاوت هستند؛ در اطراف اين خطوط مسيرهاي رسانايي ساده‌اي وجود نداشته و در نتيجه جذب مولکول‌هاي ماده مورد آناليز روي اين خطوط اثر زيادي روي مقاومت کلي ابزار دارد.

«استرادا» نيز تاكيد مي‌كندد: اين ويژگي مي‌تواند در توليد حسگرهاي گازي ارزان براي کاربردهاي مختلفي همچون انرژي، امنيت و تشخيص پزشکي به‌ کار رود.

بنا به گفته محققان، طبيعت دو‌بعدي رزيستورهاي شيميايي داراي نقص که توسط رسوب‌دهي شيميايي بخار توليد شده‌اند، آنها را از رزيستورهاي شيميايي ساخته شده از نانولوله‌هاي کربني متفاوت مي‌كند. مي‌توان حساسيت اين ابزارها را با بريدن صفحات گرافني به روبان‌هاي گرافني با عرض‌هاي قابل مقايسه با عرض خطوط نقص در اين مطالعه ميکرومتري افزايش داد.

«پاپ» مي‌گويد: چيزي که فهميديم اين بود که گازهاي مورد حسگري ما تمايل دارند به نقص‌ها متصل شوند. نقص‌هاي سطحي گرافن به يکي از سه شکل نقطه‌اي، چين و چروکي يا خطي هستند. ما دريافتيم که نقص‌هاي نقطه‌اي در حسگري اهميت زيادي نداشته و نقص‌هاي خطي از بالاترين اهميت برخوردارند.

اين کار به صورت مشترک توسط محققان مهندسي شيمي و مهندسي برق و رايانه دانشگاه ايلينويز و همچنين پژوهشگراني از شرکت نوپاي «Dioxide Materials» انجام شده است.

جزئيات اين کار در مجله «Advanced Materials» منتشر شده است.