p Uma equipe internacional de cientistas liderada pelo National Physical Laboratory (NPL) realizou novas medições da resposta elétrica do grafeno ao ar sintético, expondo uma lacuna de conhecimento distinta que precisa ser preenchida antes da comercialização de sensores de gás à base de grafeno. p A detecção precoce de gás é crucial em muitos campos, incluindo proteção ambiental, diagnóstico médico e defesa nacional. Grafeno, o 'material maravilhoso' que consiste em uma camada bidimensional de átomos de carbono, tem atraído muita atenção por suas aplicações potenciais de detecção de gás.

p Quando a superfície do grafeno é exposta a certos produtos químicos, esses produtos químicos doam ou retiram elétrons do grafeno, causando uma mudança na resistividade elétrica. O grafeno é extremamente sensível a este processo, na verdade, é tão sensível que apenas uma única molécula de dióxido de nitrogênio pode causar uma mudança mensurável. Um sensor de gás baseado em grafeno usaria essas mudanças elétricas para detectar o produto químico alvo.

p Contudo, Não é assim tão simples. Sensores de gás precisam ser expostos ao ambiente para detectar as espécies-alvo, mas o grafeno é sensível a uma grande variedade de produtos químicos que sua resistividade elétrica muda significativamente apenas no ar ambiente. Isso torna difícil diferenciar entre as alterações causadas pelo gás-alvo e aquelas causadas pelo ambiente natural.

p Em um novo estudo, um grupo de cientistas do NPL, A Chalmers University of Technology e o US Naval Research Laboratory usaram uma nova técnica para examinar os efeitos do ar ambiente sobre o grafeno em um ambiente controlado, a fim de caracterizar sua resposta.

p Os pesquisadores investigaram os efeitos do nitrogênio, oxigênio, vapor de água e dióxido de nitrogênio (em concentrações tipicamente presentes no ar ambiente) no grafeno epitaxial dentro de uma câmara ambiental controlada. Todas as medições foram feitas no NPL aplicando microscopia de força de sonda Kelvin enquanto simultaneamente realizava medições de transporte (resistência). Esta nova combinação deu aos pesquisadores a capacidade única de conectar as propriedades eletrônicas locais e globais, uma tarefa que se mostrou difícil no passado.

p O estudo, publicado em materiais 2D, mostrou experimentalmente que a combinação de gases usada não replica totalmente os efeitos do ar ambiente; mesmo em concentrações mais altas do que as encontradas na atmosfera típica, há uma grande diferença na resposta do grafeno. Este resultado contradiz a literatura anterior, que atribuiu principalmente as mudanças nas propriedades eletrônicas do grafeno a esses gases. E levanta a questão:"Que substâncias químicas misteriosas estão causando essa resposta significativa?"

p É claro que, enquanto os sensores de gás baseados em grafeno têm grande potencial, ainda há muita pesquisa a ser feita. É necessária mais exploração para encontrar o elo que faltava entre os efeitos vistos em laboratórios controlados e os efeitos vistos no ar ambiente. Os pesquisadores também estão interessados ​​em estudar métodos para otimizar os dispositivos, estreitando a sensibilidade a espécies-alvo específicas, como a funcionalização química.