Kuigi Illinoisi Ülikooli teadlased leidsid, et grafeenist saab valmistada ülihäid keemilisi sensoreid, panid nad tähele ka üllatavat tõsiasja: sensorid on veelgi paremad, kui grafeen ise on ”halvem” – rohkem defekte tähendab paremaid tööomadusi.
,,See on täiesti vastupidine sellele, mida me vajame transistorite jaoks,” sõnas Eric Pop, uurimisgrupi üks liikmetest. ,,Fakt, et mida halvem grafeen oli, seda paremini see töötas, tundus alguses täiesti ebaloomulik,” kirjutab Physorg.com.
Pilt: Advanced Materials
,,Selle uurimuse eesmärgiks oli teha kindlaks, mis piirab lihtsate kaheklemmiliste grafeenipõhiste keemiliste sensorite tundlikkust ning uurida seda odavate keemilise sadestusmeetodiga (chemical vapor deposition, CVD) valmistatud seadmete kontekstis,” selgitasid uurimuse peaautorid Amin Salehi-Khojin ja David Estrada. Teadlased leidsid, et grafeenipõhiste sensorite tundlikkus sõltub defektide tüübist ja kujust.
,,Peaaegu puhtad keemilised sensorid on analüütmolekulide suhtes vähem tundlikud, sest adsorbaadid kinnituvad punktdefektide külge, millede ümbruses on madalam takistus,” ütles Salehi-Khojin. ,,Selle tulemusena on adsorptsioonil punktdefektides seadme üleüldisele takistusele väike mõju. Mikromeetri suurused joondefektid või punktdefektidest moodustunud jooned on erinevad, sest nende ümbruses ei leidu madalama takistusega juhtivusradasid, ning seega on takistuse muutumine pärast adsorptsiooni märgatav.”
,,See tulemus võib viia paremate ja odavamate gaasisensoriteni sellistes rakendustes nagu energia, koduohutus ja meditsiinidiagnostika,” ütles Estrada.
Autorite sõnul põhjustab defektidega CVD-grafeeni sensorite kahedimensionaalne olemus süsinik-nanotorudel põhinevate sensoritega võrreldes teistsugust käitumist. Tundlikkus suureneb veelgi, kui lõigata grafeen ribadeks, millede laius on joondefektide mõõtmetega võrreldav – antud uurimuses mikromeetri skaalas.
,,Me tegime kindlaks, et gaasid, millede kohalolu me sensoritega määrata tahtsime, kipuvad kinnituma defektide külge,” võttis Pop asja kokku. ,,Grafeeni pinnadefektid on kas punkti, kortsu või joone sarnased. Me leidsime, et punktid olulisi erinevusi ei põhjusta, ning et kõige tõenäolisemalt toimub kogu asi just joonte juures.”
Teadusartikkel: “Polycrystalline Graphene Ribbons as Chemiresistors“