ساخت حسگرهای گازی از گرافن

یک ویژگی غیرمعمول گرافن- نویز الکترونیکی با فرکانس پایین- می‌تواند برای ساخت حسگرهای گازی گرافنی با حساسیت بالا مورد استفاده قرار گیرد. این کشف نشان می‌دهد که برای تشخیص و شناسایی گازها لازم نیست که حتماً مواد را عامل‌دار کنیم یا به‌صورت آرایه دربیاوریم.

نویز الکترونیکی با فرکانس پایین یک ویژگی غیرمعمول گرافن است که برای ساخت
حسگرهای گازی گرافنی با حساسیت بالا می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. این کشف
نشان می‌دهد که برای تشخیص و شناسایی گازها لازم نیست که حتماً مواد را
عامل‌دار کنیم یا به‌صورت آرایه دربیاوریم.

محققان دانشگاه کالیفرنیا دریافتند که جذب سطحی گازها از طریق وارد کردن اجزای
لورنزین با خصوصیات ویژه سبب بهبود طیف نویز فرکانس پایین گرافن می‌شود. فرکانس
مشخصه نویز لورنزین (fc) در طرح‌های گرافنی متفاوت است و برای مواد شیمیایی
مختلف از fc = 10 -20 Hz برای تتراهیدروفوران تا fc = 1300 -1600 Hz برای
کلروفرم تغییر می‌کند.

قبل از این، محققان دریافته بودند که از گرافن می‌توان برای تشخیص گازهای
متعددی که بر روی سطح آن جذب شده‌اند استفاده کرد ولی با اینکه این مواد خیلی
حساس هستند نمی‌توانند به‌راحتی مواد مختلف را از هم تشخیص دهند. به‌عبارت
دیگر، اگرچه می‌توانیم ببینیم که مولکول‌های جذب شده در سطح گرافن منجر به
تغییر حساسیت ترانزیستورهای اثر میدان ساخته شده از گرافن می‌شوند، نمی‌توان
دقیقاً گفت که کدام نوع از مولکول‌ها جذب شده‌اند. لذا این کشف که گازهای مختلف
جذب شده در سطح گرافن باعث تغییر سیگنال نویز فرکانس پایین این ماده می‌شوند،
می‌تواند گامی به‌سوی ساخت حسگرهای گازی ساده از این مواد باشد.

محققان در ابتدا قصد داشتند چگونگی تغییرات پاسخ نویز فرکانس پایین گرافن را
نسبت به گازهای مختلف بررسی کنند؛ ولی در این حین، مشاهده کردند که برخی از
گازها پیک‌های مشخصی در طیف نویز گرافن ایجاد می‌کنند که می‌توانند به‌عنوان
علامت خاص این گازها در حسگرها مورد استفاده قرار گیرند.

با اینکه این علائم تکرارپذیر هستند، هنوز فیزیک این فرآیند که منجر به تولید
این پیک‌ها می‌شود به‌طور کامل مشخص نیست. محققان هم‌اکنون در حال مطالعه روی
چگونگی ارتباط خواص مولکول‌های جذب شده با انرژی پیک‌ها هستند.