محققان چینی از گرافن برای افزایش سیگنال‌های – طیف سنجی افزایش یافته سطحی رامان – استفاده کردند. برای این کار به گرافن ولتاژی اعمال می‌شود تا انرژی فرمی آن به مولکول جذب شده روی سطح برسد. با این کار تغییر شگرفی در رصد سیگنال‌های این طیف سنجی اتفاق می‌افتد.
افزایش سیگنال طیف سنجی رامان با استفاده از گرافن
محققان چینی از گرافن برای افزایش سیگنال‌های “طیف سنجی افزایش یافته سطحی رامان” استفاده کردند. برای این کار به گرافن ولتاژی اعمال می‌شود تا انرژی فرمی آن به مولکول جذب شده روی سطح برسد. با این کار تغییر شگرفی در رصد سیگنال‌های این طیف سنجی اتفاق می‌افتد.
گرافن خواص نوری، الکترونیکی، مکانیکی و گرمایی ویژه‌ای از خود نشان می‌دهد به‌همین دلیل است که دانشمندان به‌دنبال راه‌های استفاده از این ماده در ادوات مختلف هستند. این ویژگی‌‌ها موجب شده تا بتوان گرافن را به‌عنوان ابزاری جهت مطالعه خواص مواد دیگر، با استفاده از روش‌هایی نظیر طیف سنجی تقویت شده سطحی رامان، به‌کار گرفت.
جین ژانگ و همکارانش از دانشگاه پکینگ و دانشگاه لانژو در چین نشان دادند که گرافن می‌تواند در تنظیم شدت سیگنال‌های رامان موثر باشد. آنها نتایج کار خود را در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Effect of Graphene Fermi Level on the Raman Scattering Intensity of Molecules on Graphene به چاپ رساندند.
طیف سنجی تقویت شده سطحی رامان زمانی اتفاق می‌افتد که یک مولکول جذب سطح رسانایی شده و با آن برهمکنش می‌دهد. سیگنال‌های رامان بسیار مفید هستند زیرا جزئیات و اطلاعات شیمیایی و الکتروشیمیایی خوبی از نمونه در مقیاس مولکولی ارائه می‌کنند. با این حال، روی زیرلایه‌های فلزی، شناسایی سیگنال‌های شیمیایی بسیار دشوار است. جین ژانگ و همکارانش معتقد بودند که می‌توان با استفاده از زیرلایه گرافن و همچنین با استفاده از اعمال ولتاژ جهت تنظیم مقدار حاملین بار، مشکل رصد سیگنال‌های شیمیایی را حل کرد. در واقع با اعمال ولتاژ، سطح انرژی فرمی گرافن تغییر کرده و با سطح انرژی مولکول جذب شده هم تراز می‌شود.
با تغییر ولتاژ اعمال شده و رصد سیگنال رامان تغییر شگرفی در سیگنال دیده می‌شود، اما این حالت زمانی اتفاق می‌افتد که ولتاژ خیلی سریع تغییر کند ( تصویر را ببینید). توضیح علمی این قضیه به اثر پسماند در گرافن هنگام شارژ و دشارژ شدن تحت ولتاژ اعمالی برمی‌گردد. این موضوع ایده وجود ارتباط میان سطح انرژی فرمی گرافن و شدت رامان را تقویت می‌کند.
محققان دریافتند که مولکول‌های جذب شده با باندگپ بسیار کوچک، تلفیق بسیار زیادی از خود نشان می‌دهد. این مسئله احتمالا مربوط به وابستگی شدید شدت سیگنال رامان به انتقال بار میان مولکول جذب شده و گرافن می‌شود. در صورتی که سطح انرژی فرمی گرافن با انرژی پایین‌ترین اربیتال مولکولی اشغال نشده مولکول مورد نظر تراز شود، شدت سیگنال رامان به بیشینه مقدار خود می‌رسد. اگر باندگپ بسیار بزرگ باشد، نزدیک کردن دو سطح برای ایجاد تلفیق بسیار دشوار خواهد بود.
جین ژانگ می‌گوید ما در حال حاضر از سیستم‌های جدیدی برای مطالعه افزایش این سیگنال‌ها استفاده می‌کنیم. با زیرلایه‌های فلزی رایج مشاهده این سیگنال‌ها بسیار دشوار است.
