p Fixar fitas de carbono do tamanho de DNA em um sensor de gás pode aumentar sua sensibilidade muito melhor do que qualquer outro material de carbono conhecido, diz um novo estudo da Universidade de Nebraska-Lincoln. p A equipe desenvolveu uma nova forma de nanofita feita de grafeno, um favo de mel 2-D de átomos de carbono. Quando os pesquisadores integraram um filme das nanofitas ao circuito de um sensor de gás, ele respondeu cerca de 100 vezes mais sensivelmente às moléculas do que os sensores apresentando até mesmo os materiais à base de carbono de melhor desempenho.

p "Estudamos anteriormente sensores baseados em outros materiais à base de carbono, como grafeno e óxido de grafeno, "disse Alexander Sinitskii, professor associado de química em Nebraska. "No caso das nanofitas de grafeno, tínhamos certeza de que veríamos alguma resposta do sensor, mas não esperávamos que fosse muito mais alto do que qualquer coisa que vimos no passado. "

p Relatando suas descobertas no jornal Nature Communications , os pesquisadores mostraram que as moléculas de gás podem alterar drasticamente a resistência elétrica dos filmes de nanofita. Gases diferentes produziram assinaturas de resistência variadas, permitindo que o sensor os distinga.

p "Com vários sensores em um chip, fomos capazes de demonstrar que podemos diferenciar entre moléculas que têm quase a mesma natureza química, "disse Sinitskii, membro do Nebraska Center for Materials and Nanocience. "Por exemplo, podemos distinguir o metanol do etanol. Portanto, esses sensores baseados em nanofitas de grafeno podem ser não apenas sensíveis, mas também seletivos. "

p Sinitskii e seus colegas suspeitam que o desempenho notável das nanofitas decorre em parte de uma interação incomum entre as fitas e as moléculas de gás. Ao contrário de seus antecessores, as nanofitas da equipe - que se assemelham a fileiras ordenadas das listras da camisa de Charlie Brown - ficam na vertical, em vez de ficarem planas sobre uma superfície. A equipe propôs que as moléculas de gás podem separar essas linhas, efetivamente aumentando as lacunas entre nanofitas que os elétrons devem saltar para conduzir eletricidade.

p Digite o anel (benzeno)

p Grafeno, cuja descoberta de 2004 acabou ganhando um Prêmio Nobel, possui condutividade elétrica incomparável. Mas a falta de um gap no material - que requer elétrons para ganhar energia antes de saltar de suas órbitas próximas ao redor dos átomos para uma "banda de condução" externa que impulsiona a condutividade - inicialmente impediu os pesquisadores de desligar essa condutividade. Esse, por sua vez, representam desafios para a aplicação de grafeno em eletrônicos que exigem o ajuste da condutividade do material à vontade.

p Uma solução potencial envolvia aparar folhas de grafeno em fitas nanoscópicas que as simulações de computador sugeriam que possuíam a lacuna de banda indescritível. Isso se provou difícil de fazer com a precisão atômica necessária para preservar as propriedades que tornaram o grafeno atraente em primeiro lugar, então, os pesquisadores começaram a fabricar fitas de baixo para cima encaixando moléculas estrategicamente em certos tipos de superfícies sólidas. Embora o processo funcionasse - e as fitas resultantes tivessem um gap - ele limitou os pesquisadores a fabricar apenas algumas fitas por vez.

p Em 2014, Sinitskii foi o pioneiro em uma abordagem que poderia produzir nanofitas em massa em uma solução líquida, um passo vital para expandir a tecnologia para aplicações eletrônicas. Mas os filmes feitos com essas nanofitas não eram condutores o suficiente para realizar medições elétricas. O estudo mais recente da equipe adaptou a abordagem química original adicionando anéis de benzeno - moléculas circulares com seis átomos de carbono e hidrogênio - em ambos os lados de uma nanofita de primeira geração. Esses anéis alargaram a fita, reduzindo sua lacuna de banda e aumentando sua capacidade de conduzir eletricidade.

p "As pessoas não pensam frequentemente em nanofitas de grafeno como um material sensor, "Sinitskii disse." No entanto, a mesma (propriedade) que torna as nanofitas boas para dispositivos como transistores - a capacidade de alterar sua condutividade em várias ordens de magnitude - também é o que as torna boas para sensores.

p "É possível projetar muitos tipos diferentes de nanofitas de grafeno com propriedades muito diversas. Apenas alguns tipos foram demonstrados experimentalmente até agora, mas existem muitas previsões teóricas interessantes sobre as fitas que ainda serão sintetizadas pelos químicos. Portanto, é muito provável que novas nanofitas com características de sensor ainda melhores ou outras propriedades interessantes sejam desenvolvidas em um futuro próximo. "