Grafeno monocamada, uma espessa folha de carbono com camada atômica, encontrou imensas aplicações em diversos campos, incluindo sensores químicos e detecção de eventos de adsorção de molécula única eletronicamente. Portanto, monitorar mudanças induzidas por moléculas absorvidas pela fisiossorção da resposta elétrica do grafeno tornou-se onipresente em sensores baseados em grafeno. O ajuste do campo elétrico da interação molécula-grafeno physisorbed resulta em detecção de gás aprimorada devido à transferência de carga dependente do campo elétrico exclusivo entre o gás adsorvido e o grafeno. A identificação molecular em sensores de grafeno foi prevista com base nesta transferência de carga eletricamente ajustável, que é uma assinatura para diferentes moléculas adsorvidas.

No entanto, para alcançar a funcionalidade de identificação molecular em sensores de grafeno, uma compreensão dos eventos de adsorção / dessorção de gás e retenção da interação da molécula de grafeno-gás após desligar o campo elétrico é desejada. Até agora, as interações de ligação da molécula de grafeno-gás foram consideradas aleatórias pela energia térmica do ambiente após o campo elétrico ser desligado, o que não é surpreendente, uma vez que essas interações são ligações de van der Waals (vdW) e, portanto, inerentemente fracas. No entanto, esta suposta randomização térmica da ligação vdW da molécula de grafeno-gás não foi verificada experimentalmente e uma grande desvantagem para a identificação molecular baseada em transferência de carga eletricamente ajustável em sensores de gás grafeno.

Para esclarecer a retenção de ligação de moléculas de gás adsorvido no grafeno com e sem ajuste de campo elétrico, Osazuwa Gabriel Agbonlahor (atual aluno de doutorado), Tomonori Imamura (aluno de mestrado graduado), Dr. Manoharan Murugananthan (conferencista sênior), e o professor Hiroshi Mizuta, do Laboratório Mizuta, do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST), monitorou o decaimento da interação vdW dependente do tempo de CO adsorvido ₂ moléculas de grafeno em diferentes campos elétricos. Usando o campo elétrico para sintonizar a interação entre o gás adsorvido e o grafeno, a transferência de carga entre o CO adsorvido ₂ moléculas e grafeno foram monitorados enquanto o campo elétrico de sintonia era ligado e depois que ele era desligado. Notavelmente, as interações de van der Waals da molécula de grafeno-gás foram retidas horas após o campo elétrico ser desligado, demonstrando a característica de transferência de carga e de espalhamento de transportador da magnitude e direção do campo elétrico previamente aplicado, ou seja, o CO adsorvido ₂ moléculas demonstraram uma 'memória de ligação vdW'.

Devido a esta memória de ligação, as propriedades de transferência e espalhamento de carga das moléculas de gás adsorvido no grafeno podem ser estudadas horas após o campo elétrico ser desligado, o que é crítico para identificar moléculas adsorvidas com base em sua resposta de transferência de carga de assinatura a um campo elétrico aplicado. Além disso, o longo tempo de retenção de ligação (mais de 2h) dessas moléculas adsorvidas eletricamente sintonizadas, diferencia os sensores baseados em grafeno como plataformas para o desenvolvimento de sensores 'inteligentes' adequados para aplicações 'além da detecção' em dispositivos de memória e interruptores conformacionais.