حسگر گازی با اکسید گرافن احیا شده مزین به نانوذرات طلا

وراواتی جوا و همکارانش از موسسه آاستار با همکاری محققانی از دانشگاه نانیانگ روش ساده‌ای برای افزودن نانوذرات طلا به سطح گرافن ارائه کردند. نتایج نشان داد که این ترکیب جدید در شناسایی گازها بسیار حساس‌تر و کاراتر از گرافن معمولی است.

گرافن به ماده‌ای اطلاق می‌شود که دارای ساختار ورقه‌ای شکل از اتم‌های کربن بوده و
شبکه آن به‌صورت لانه زنبوری است. این ماده خواص فیزیکی و الکترونیکی منحصر به فردی
از خود نشان می‌دهد که در مواد معمولی وجود ندارد. افزودن مواد دیگر نظیر نانوذرات
به سطح گرافن می‌تواند عملکرد این ماده را بهبود دهد اما چنین کاری با چالش‌هایی
روبرو است.

وراواتی جوا و همکارانش از موسسه آاستار با همکاری محققانی از دانشگاه نانیانگ روش
ساده‌ای برای افزودن نانوذرات طلا به سطح گرافن ارائه کردند. نتایج نشان داد که این
ترکیب جدید در شناسایی گازها بسیار حساس‌تر و کاراتر از گرافن معمولی است.

هرچند که با تورق گرافیت با کیفیت بالا می‌توان گرافن بسیار خالص تهیه کرد اما این
روش برای تولید انبوه مناسب نیست. جوا و همکارانش توجه خود را به اکسید گرافن احیاء
شده معطوف کردند، زیرا این ماده در دسترس بوده و فراهم کردن آن دشوار نیست. آنها به
بررسی چگونگی اتصال نانوذرات طلا به این ماده پرداخته و تاثیر نانوذرات را روی خواص
فیزیکی آن بررسی کردند. این گروه تحقیقاتی اکسید گرافن احیاء شده مزین به نانوذرات
طلا را با غوطه‌ور کردن ورقه‌های اکسید گرافن در اسید کلرواوریک، قبل از واکنش
احیاء، به‌دست آوردند.

 

پیش از این نیز تشکیل نانوذرات فلزی روی گرافن توسط محققان دیگر انجام شده بود اما
به گفته جوا این اولین باری است که خواص الکترونیکی این سیستم مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که اکسید گرافن احیاء شده مزین به نانوذرات طلا به‌صورت
مثبت تقویت شده و هدایت کمتری نسبت به اکسید گرافن احیاء شده دارد. دلیل کاهش هدایت
الکتریکی احتمالا مربوط به پراش بارها روی سطح نانوذرات فلزی می‌شود. تقویت مثبت را
نیز می‌توان به انتقال الکترون از اکسید گرافن به نمک فلزی در طول تشکیل نانوذرات
طلا نسبت داد. این موضوع به وسیله طیف سنجی رامان تایید شده است.

محققان زمانی که این ترکیب را در معرض گازهای محتلف قرار دادند به نتایج جالبی
رسیدند. در مورد سولفید هیدروژن، این ماده نقش دهنده الکترون را ایفاء کرده و هدایت
ترکیب را به شدت کاهش می‌دهد. وجود نانوذرات طلا روی اکسید گرافن احیاء شده موجب
افزایش حساسیت این ترکیب به گاز سولفید هیدروژن می‌شود زیرا نانوذرات طلا حفره‌هایی
را به اکسید گرافن احیاء شده تزریق می‌کند. بنابراین با تغییر تعداد نانوذرات طلا
می‌توان حساسیت این سیستم را تغییر داد.