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新型石墨烯纳米带赋予传感器前所未有的灵敏度
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       NEIBULASIJIADAXUELINKENFENXIAOHUAXUEXIDEFUJIAOSHOUAlexander SinitskiiBIAOSHI,“WOMENYIQIANYEYANJIUGUOQITATANJICAILIAOCHUANGANQI,RUSHIMOXIHEYANGHUASHIMOXI。SHIYONGSHIMOXINAMIDAI,WOMENQUEDINGKEYIKANDAOCHUANGANQIDEXIANGYING,DANSHIWOMENMEIYOUYUXIANGDAOHUIBIGUOQUSUOKANDAODEGENGGAO。”

       研究人员在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表了研究结果,显示气体分子可以显著改变纳米带薄膜的电阻。不同的气体产生不同的电阻特征,帮助传感器在它们之间进行区分。内布拉斯加州材料与纳米科学中心的一名成员Sinitskii表示,“一张芯片上有多个传感器,我们能够证明我们可以区分具有几乎相同化学性质的分子。例证如下,我们可以区分甲醇和乙醇,因此这些基于石墨烯纳米带的传感器不仅具有敏感性,还具有选择性。”
       石墨烯中2004年被发现,并最终获得诺贝尔奖,其拥有无与伦比的导电性。但是该材料缺乏带隙,电子从原子周围的轨道跳跃到驱动电导率的外部“导带”之前需要获取能量,最初阶段石墨烯因其电导率过低给研究人员带来了不少阻碍。相应地,对石墨烯应用在需要任意调节材料电导率的电子学领域也提出了挑战。

       一个潜在的解决方案是将石墨烯修剪为纳米带,通过计算机模拟出难以拥有的带隙。上述方案通过实验被证明是具有难度的,为了保留石墨烯吸引人的特性,会对原子精度有要求,因此研究人员开始自下而上制备纳米带,战略性地将分子聚合到某种类型的固体表面上。虽然这一过程解决了问题,而且由此产生的纳米带确实有了带隙,但是研究人员一次制成的纳米带数量有限。
       2014年,Sinitskii开创了一种液体解决方案,可以大批量生产纳米带,这是扩大该技术应用于电子领域的关键一步。但是用这些纳米带制成的薄膜导电性不足,无法进行电气测量。该团队的最新研究采用了最原始的化学方法,在第一代纳米带的任意一侧加入苯环(具有六个碳原子和氢原子的环状分子)。这些圆环加宽了纳米带,减小了带隙,并提高了导电能力。

       SinitskiiSHUODAO,“RENMENTONGCHANGBUHUIXIANGDAOBASHIMOXINAMIDAIYONGZUOCHUANGANQICAILIAO,RANER,XIANGTONG(XINGZHI)SHIDENAMIDAIDUIZHURUJINGTIGUANZHEILEIDEQIJIANYOUHAOCHU,JIANGQIDAODIANLVTIGAOJIGESHULIANGJIYEDUICHUANGANQIYOUHAOCHU。”

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