دکتر پاپاکونستانتینو و دکتر شانگ(دو تن از محققان دانشگاه اولستر) راهبردهای
جدیدی برای بهره‌گیری از دسته‌ای از خصوصیات صفحات گرافنی ارائه کرده‌اند؛ این
خصوصیات شامل رشد مؤثر، خصوصیات الکتروکاتالیستی و مساحت سطحِ بالاست. این
محققان در الکترودهای گرافنی ابداعی خود برای نخستین بار، انتقال الکترونِ
سریع، خصوصیات الکتروکاتالیستی بسیار خوب و ویژگی‌های آشکارسازی زیستی را با
موفقیت به نمایش کشیده‌اند.
گرافن از لحاظ زمان کشف، جدیدترین شکل کربن است و هم‌اکنون جنجالی‌ترین موضوع
در فیزیک ماده‌چگال و علم مواد به‌شمار می‌رود. یکی از خصوصیات مهم گرافن که
تاکنون مورد بهره‌برداری قرار نگرفته‌است، ویژگی‌های لبه‌ای این ماده است. در
این نواحی، می‌توان خصوصیات الکتروکاتالیستی مطلوب و مکان‌هایی برای وظیفه‌دار
نمودن ایجاد کرد. گرافن به‌صورت طبیعی تولید نمی‌شود و ساخت، اصلاح و فراورش آن،
به شکلی که در مقیاسی بزرگ در ابزارها قابل استفاده باشد، بسیار مشکل است؛ از
این رو یکی از اهداف محققان، ارائه روش‌هایی برای تولید قابل اعتماد و بزرگ‌مقیاس
آن در کاربردهای عملی است.
این محققان برای دستیابی به نتایج مذکور، تعداد زیادی از صفحات گرافنی عمودی را
در قالب یک پایه با یکدیگر ادغام کردند. این پایه که در آن، صفحات/عیوب پرلبه،
بر روی سطح به پایان می‌رسیدند، با استفاده از یک راهکار رسوب‌دهی بخار شیمیایی
ِ ارتقایافته با پلاسمای مایکروویوِ تک‌مرحله‌ای ساخته شد.
دوپامین یا DA، یک نوروترانسمیتر(neurotransmitter) است که نقش بسیار مهمی در
سیستم اعصاب مرکزی، کلیه‌ها و سیستم هورمونی و عروقی ایفا می‌کند. تغییرات در
غلظت DA، ارتباط نزدیکی با وضعیت سلامت انسان دارد؛ بنابراین، آشکارسازی مقدار
این ماده، از اهمیت زیادی برخوردار است.با استفاده از الکترودهای معمولی، پاسخ
دوپامین به‌دلیل وجود هر دو ماده اسید آسکوربیک(AA) و اسید اوریک(UA)، مبهم
خواهد بود و این امر، به گزینش‌پذیری و حساسیت نسبتاً پایینی منجر می‌گردد.
پایه گرافنی‌ای که محققان دانشگاه اولستر ساخته‌اند، می‌تواند DA را با حساسیت
بالایی تشخیص داده، آشکارسازی نماید.
در این تحقیق، پوشش‌های نانوفلس‌دار گرافنی چندلایه با خلوص بالا، با یک روش
ساده و بدون استفاده از هیچ‌گونه کاتالیستی، بر روی سیلیسیم رشد داده شدند. این
پوشش‌ها از نانوفلس‌های لبه‌تیزی ساخته شدند که از گرافیت، اشباع بوده، ضخامت
لبه آنها دو تا سه نانومتر بود و عمدتاً در جهت عمودی، جهت‌دهی شده بودند. این
پوشش‌های نانوفلس‌دار نشان دادند که می‌توانند به‌خوبی و به شکلی همزمان میان
دوپامین، اسید آسکوربیک و اسید اوریک تمیز قائل شوند. قدرت تشخیص این پوشش‌ها
بسیار بهتر از قدرت تشخیص الکترود کربنی شیشه‌ای است.
خصوصیات الکتروکاتالیستی بسیار خوب و حساسیت آشکارسازی بالایی که این محققان به
آن دست یافته‌اند، عمدتاً متأثر از ساختار الکترونیکی منحصر‌به‌فرد گرافن، عیوب
پرلبه آن و مساحت سطح بالاست. برخلاف سایر الکترودها که فرایندهای ساخت
چندمرحله‌ای دارند، این پایه گرافنی از طریق یک فرایند رسوب‌دهی بخار شیمیایی
تک‌مرحله‌ای ساده و کارامد ساخته می‌شود که فاقد هرگونه اصلاحات دقیقِ وقت‌گیر
و یا فرایندهای وظیفه‌دار نمودن(که معمولاً منجر به عملکرد ناپایدار و غیرقابل‌تکرار
می‌گردند) است.
در این تحقیق، دسته جدیدی از الکترودهای گرافنی ساخته شده‌اند که می‌توانند در
بخش‌های متنوع و متعددی چون تحلیل الکتریکی، آشکارسازی زیستی، ذخیره‌سازی یا
تبدیل انرژی مورد استفاده قرار گیرند و با همتاهای نانولوله‌ای(از جنس نانولوله
کربنی) هم‌جهت عمودی خود رقابت کنند.
نتایج این تحقیق در نشریه Journal of Advanced Functional Materials به چاپ
رسیده‌است.
|
