Il Grafene continua a stupire grazie alle sue eccezionali proprietà elettriche a basso rumore che lo rendono particolarmente indicato in applicazioni sensoristiche dove una variazione di corrente è associata ad una variazione di concentrazione delle molecole di gas. Questo è stato dimostrato recentemente da M. I. Katsnelson & K. S. Novoselov e pubblicato sulla rivista Nature Materials.
Nella ricerca sui sensori, uno dei traguardi necessari è quello di raggiungere un elevato livello di sensibilità, che nel caso dei sensori chimici risulta essere la capacità di poter rilevare la presenza della singola molecola. Fino ad oggi, i sensori più altamente tecnologici sono stati realizzati a stato solido, ma non sono in grado di raggiungere tale traguardo, nonostante l’elevata sensibilità raggiunta. Questo limite è probabilmente attribuito a fluttuazioni termiche e alla presenza di difetti all’interno del semiconduttore.
Recentemente è stato dimostrato che l’uso del grafene può dar luogo alla realizzazione di sensori di dimensioni micrometriche, in grado di rilevare eventi individuali quantizzati quando una molecola viene assorbita o desorbita dalla superficie del grafene.
Durante la fase di assorbimento e desorbimento, localmente avviene una modifica della corrente elettrica che darà luogo ad una variazione di resistenza.
Nella figura è mostrato il cambio in resistività in seguito ad un cambio di assorbimento e desorbimento di una molecola individuale di NO2. Le molecole vengono fortemente diluite tale da avere un valore di resistività quasi costante per diversi minuti.
Riferimento dell’ immagine: https://doi.org/10.1038/nmat1967 |
L’andamento mostrato da questi esperimenti, suggerisce l’assorbimento e il desorbimento quantizzato di una singola molecola di NO2. Il passo verso un processo di realizzazione di un dispositivo elettronico è quello di capire statisticamente la ripetibilità di questo risultato. Diversi esperimenti sono stati eseguiti assorbendo e desorbendo gas di molecole su un tempo di 100 ore. Inoltre questo esperimento è stato ripetuto con altre molecole, per esempio l’NH3 mostrando un comportamento simile.
Maggiori informazioni: M. I. Katsnelson & K. S. Novoselov, Detection of Individual Gas Molecules Adsorbed on Graphene, Nature Materials 6, 652 (2007). https://doi.org/10.1038/nmat1967 Rivista: Nature Materials |