吸附石墨烯的范德华键合记忆激发了“智能”石墨烯传感器
单层石墨烯是一种原子层厚的碳片，已在包括化学传感器和电子检测单分子吸附事件在内的各种领域中得到了广泛的应用 。因此，在基于石墨烯的传感器中，监测物理吸附的分子诱导的石墨烯电响应变化已变得普遍 。由于吸附气体和石墨烯之间独特的电场依赖性电荷转移，物理吸附分子-石墨烯相互作用的电场调节可增强气体感应 。基于这种独特的电可调电荷转移，可以预测石墨烯传感器中的分子识别，这是不同吸附分子的特征 。
然而，为了在石墨烯传感器中实现分子识别功能，需要了解在关闭电场后气体吸附/解吸事件以及石墨烯-气体分子相互作用的保留 。到目前为止，在关闭电场后，石墨烯-气体分子的键合作用被认为是由环境热能随机化的，这并不奇怪，因为这些相互作用是范德华（vdW）键合，因此固有地很弱 。然而，这种石墨烯-气体分子vdW键的热随机化假设尚未通过实验验证，这是石墨烯气体传感器中基于电可调电荷转移的分子识别的主要缺点 。
文章插图
为了阐明在有和没有进行电场调谐的情况下石墨烯上吸附的气体分子的键合保持力，Osazuwa Gabriel Agbonlahor（现任博士生），Tomonori Imamura（已毕业的硕士研究生），Manoharan Murugananthan博士（高级讲师）和Mizuta的Hiroshi Mizuta教授日本高级科学技术研究院（JAIST）的实验室在不同电场下监测了石墨烯上吸附的CO2分子随时间的vdW相互作用衰减 。利用电场调节吸附气体与石墨烯之间的相互作用，吸附CO2之间的电荷转移在打开和关闭调谐电场期间，监测分子和石墨烯 。值得注意的是，石墨烯-气体分子的范德华相互作用在电场关闭后数小时得以保留，这证明了先前施加的电场强度和方向的电荷转移和载流子散射保留特性，即吸附的CO2分子显示出“ vdW绑定内存” 。
由于这种键合记忆，可以在关闭电场后数小时研究石墨烯上吸附气体分子的电荷转移和散射特性，这对于根据吸附分子对施加的电的特征性电荷转移响应来识别吸附分子至关重要领域 。此外，这些电调谐吸附分子的长键合保留时间（超过2小时）使基于石墨烯的传感器成为开发“智能”传感器平台的平台，该传感器适用于存储设备和构象开关中的“超传感”应用 。
【吸附石墨烯的范德华键合记忆激发了“智能”石墨烯传感器】
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