پژوهشگران دانشگاه شهید چمران اهواز با ایجاد نقص‌های کنترل شده‌ای از طریق بمباران یونی گالیم در ساختار گرافین، موفق به افزایش حساسیت و بهبود خواص حسگری گاز گرافین شدند.
بهبود خاصیت حسگری گاز گرافین در دانشگاه شهید چمران اهواز
پژوهشگران دانشگاه شهید چمران اهواز با همکاری دانشگاه اوپسالای (Uppsala University) کشور سوئد با ایجاد نقص‌های کنترل شده‌ای از طریق بمباران یونی گالیم در ساختار گرافین، موفق به افزایش حساسیت و بهبود خواص حسگری گاز گرافین شدند.
گرافین یک ماده‌ی دوبُعدی با قابلیت آشکارسازی مولکول‌های گازی است. مطالعات زیادی نشان می‌دهند که مولکول‌های NO2 روی سطح گرافین بدون نقص، جذب فیزیکی می‌شوند و حساسیت گرافین به جذب مولکول‌های گاز در دمای اتاق، به ناخالصی‌ها مربوط است. یکی از روش‌های افزایش حساسیت حسگر گاز گرافین ایجاد کردن نقص ساختاری در آن است. ایجاد کردن نقص در گرافین، منجر به تغییر ویژگی‌های الکترونی آن می‌شود. لذا اندرکنش مولکول‌های گازی با گرافین نقص‌دار می‌تواند بسیار جالب باشد.
در تحقیق حاضر که در قالب پایان نامه‌ی دکتری در دانشگاه شهید چمران اهواز و با همکاری دانشگاه اوپسالای کشور سوئد انجام شده است، با استفاده از دستگاه پرتو یونی کانونی(FIB)، نقص‌های کنترل شده‌ای از طریق بمباران یونی گالیم در ساختار گرافین ایجاد شده و اندرکنش آن با مولکول‌های گازی NO2 مورد بررسی قرار گرفته و نتایج به‌دست آمده با گرافین خالص مورد مقایسه قرار گرفته است. این نتایج نشان می‌دهند نقص‌های ایجاد شده در ساختار گرافین منجر به افزایش پاسخ الکتریکی آن نسبت به مولکول‌های گازی NO2 به میزان سه برابر می‌شود. به دلیل اشباع پیوندهای دانگلی گرافین بمباران شده توسط ذرات بخار آب، هیدروژن و گروه‌های هیدروکسیل موجود در هوا پس از بمباران یونی، اندرکنش بین مولکول‌های گازی NO2 و پیوندهای دانگلی گرافین نمی‌توانند مسئول افزایش خاصیت حسگر گاز گرافین نقص‌دار باشد. به نظر می‌رسد افزایش حساسیت به دلیل اندرکنش مولکول‌های گازی NO2 با گرافین بازسازی شده پس از بمباران یونی باشد.
به گفته دکتر یاسر حاجتی، محاسبات نظریه‌ی تابع چگالی انجام شده در تحقیق حاضر نشان می‌دهند مولکول‌های گازی NO2 به گرافین تک لایه با نقص استون-ولز با انرژی بستگی بیشتری می‌چسبند. این امر باعث تغییر حالت‌های الکترونی در نزدیکی سطح فرمی گرافین می‌شود که در نهایت خصوصیات ترابردی گرافین را بهبود می‌بخشد. حسگر گاز ساخته شده در تحقیق حاضر که توسط بمباران یونی، نقص‌های ساختاری در آن ایجاد شده است پاسخ الکتریکی سریع‌تر، تغییرات رسانش الکتریکی بیشتر و در نهایت حساسیت بیشتری به مولکول‌های گازی NO2 در مقایسه با گرافین خالص از خود نشان می‌دهد. انتظار می‌رود بتوان از این روش برای افزایش حساسیت گرافین نسبت به دیگر مولکول‌های گازی نیز استفاده کرد. لذا تحقیق حاضر نشان‌دهنده‌ی روش جدیدی برای افزایش خاصیت حسگر گاز گرافین است.
نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر یاسر حاجتی و همکارانش صورت گرفته است، در مجله Nanotechnology به چاپ رسیده است. علاقه‌مندان می‌توانند متن کامل مقاله در جلد ۲۳ و شماره ۵۰ منتشر شده در تاریخ ۲۱ دسامبر سال ۲۰۱۲ مطالعه نمایند.
