殘次石墨烯可造超靈敏“電子鼻”
2014年09月24日 15:22 2871次瀏覽 來(lái)源： 科技日?qǐng)?bào) 分類(lèi)： 新材料前沿
美國(guó)伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的科學(xué)家日前開(kāi)發(fā)出一種能夠分辨出單個(gè)氣體分子的超高靈敏度“電子鼻”。這種新型氣體傳感器對(duì)氣體分子的吸收能力比傳統(tǒng)化學(xué)傳感器強(qiáng)300倍。
讓人不可思議的是，用來(lái)制造這種高靈敏度“電子鼻”的材料竟是此前被認(rèn)為殘次品的、存在缺陷的石墨烯。相關(guān)論文發(fā)表在《自然·通信》雜志網(wǎng)站上。
在制造石墨烯的過(guò)程中，石墨烯逐漸形成晶格或片狀時(shí)，會(huì)隨機(jī)出現(xiàn)一些單晶顆粒。這種多晶結(jié)構(gòu)與單晶之間的邊界被稱(chēng)為晶界。由于晶界會(huì)造成電子的散射，削弱石墨烯晶格的性能，具有晶界的石墨烯通常都被認(rèn)為是毫無(wú)價(jià)值的次品。但美國(guó)伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校機(jī)械和工業(yè)工程教授阿明·薩利希-空錦帶領(lǐng)的研究小組卻發(fā)現(xiàn)，這些缺陷正好適合用來(lái)制造高靈敏度氣體傳感器。
物理學(xué)家組織網(wǎng)9月23日（北京時(shí)間）報(bào)道稱(chēng)，為了驗(yàn)證這一想法，測(cè)試石墨烯缺陷的電氣性能，研究人員用單個(gè)石墨烯晶界制造了一個(gè)微米尺寸的氣體傳感器。他們?cè)跍y(cè)試中發(fā)現(xiàn)，石墨烯晶界能夠?qū)怏w分子吸附到其表面并讓它們聚集起來(lái)，石墨烯晶體上卻沒(méi)有這樣的現(xiàn)象。這使具有這種缺陷的石墨烯成為觀測(cè)氣體分子的理想場(chǎng)所。
由切赫·克拉爾帶領(lǐng)伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的一個(gè)理論化學(xué)小組，對(duì)該晶界所具備的這種獨(dú)特吸引力和電子特性進(jìn)行了解釋?zhuān)壕Ы绲牟灰?guī)則特性使其具備了數(shù)百個(gè)不同靈敏度的電子傳輸間隙。這就像是許多平行的并聯(lián)開(kāi)關(guān)，當(dāng)氣體分子在晶界上發(fā)生聚集，電荷發(fā)生?