O grafeno, uma folha de carbono com espessura atômica, encontrou imensas aplicações em sensores de gás devido à sua sensibilidade de molécula única, baixos níveis de ruído e alta densidade de portadores. No entanto, a tão anunciada sensibilidade do grafeno também significa que ele é inerentemente não seletivo para qualquer gás. Assim, ele facilmente obtém uma enorme p-doping (redução da densidade eletrônica do grafeno) quando exposto ao ar atmosférico, o que limita as demonstrações de sua seletividade apenas a ambientes inertes, como ar seco ou nitrogênio.
No entanto, para a comercialização real do grafeno em aplicações como monitoramento ambiental ou sensores clínicos de gases respiratórios/pele, é necessária a exposição atmosférica. Isso exigiu o desejo de obter passivação atmosférica simultânea e detecção seletiva de gás em alta velocidade e grafeno. Métodos comuns de indução de seletividade normalmente envolvem revestimentos de polímeros em grafeno. No entanto, essa abordagem altera as características intrínsecas do grafeno, enquanto ainda expõe seções significativas do canal de grafeno à dopagem atmosférica.

Para obter passivação atmosférica simultânea e detecção seletiva de gás no grafeno, uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. canal de grafeno funcionalizado por carbono em colaboração com parceiros industriais, Sr. Hisashi Maki, Sr. Masashi Hattori, Sr. Kenichi Shimomai.

O canal de deposição de vapor químico funcionalizado por carvão ativado (CVD)-grafeno (Figura 1) foi obtido por pirólise de um polímero de resina Novolac pós-litográfica, dizem os pesquisadores Dr. A. Osazuwa Gabriel e Dr. R. Sankar Ganesh. Devido à função de trabalho semelhante entre o carvão ativado e o grafeno, as características eletrônicas do CVD-grafeno são retidas no sensor, com dopagem atmosférica insignificante mesmo após 40 minutos de exposição atmosférica. Além disso, a interface de carbono ativado oxidado-grafeno define locais de adsorção seletiva de amônia, resultando em sensibilidade à amônia à temperatura ambiente de partes por bilhão (ppb) de um dígito no ar atmosférico com alguns segundos de tempo de resposta. Consequentemente, foi realizada a funcionalidade da peneira molecular no ar atmosférico.

Usando o mesmo sensor, eles também demonstraram uma nova técnica de identificação molecular, o método de disparidade de ponto de neutralidade de carga, que utiliza as características de transferência de carga dependente de campo elétrico de gases adsorvidos no canal de grafeno. A extrema seletividade de amônia, passivação atmosférica, bem como a fabricação litográfica fácil e escalável deste sensor o torna adequado para aplicações de sensores clínicos e ambientais. “Esses resultados levam os sensores de gás grafeno de demonstrações em ambientes controlados para aplicações atmosféricas reais, abrindo uma nova perspectiva no sensor de gás baseado em grafeno”, diz o colaborador de pesquisa Masashi Hattori. + Explorar mais

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