Grafeno jutikliai: darbas viduje NPP Azijos medžiagos

Grafeno jutikliai: darbas viduje NPP Azijos medžiagos

Anonim

Dalykai

  • Grafenas
  • Jutikliai

Grafeno lakštai pakaitomis su joniniais skysčiais sudaro labai jautrų organinių dujų detektorių

„Elektroninių nosių“, galinčių užuosti nuodingas ar sprogiąsias dujas, kūrime tyrėjai vis labiau kreipia dėmesį į grafeno plėveles, kurios yra pakankamai jautrios, kad galėtų aptikti net pavienes molekules. Grafeno jutikliai vis dar yra pradinėje stadijoje, nes dujų detektoriams paprastai reikalingos dvimatės pagrindinės ertmės, kad būtų galima atskirti skirtingas molekules - geometrines savybes, kurias sudėtinga įvesti į atomiškai plokščius anglies lakštus.

Qingmin Ji iš Nacionalinio medžiagų mokslo instituto Tsukuboje (Japonija) ir kolegos iš kitų Japonijos ir Korėjos institucijų dabar sukūrė aiškiai apibrėžtas ertmes grafeno pagrindu sukurtoje medžiagoje, naudodamas sluoksnio po sluoksnio metodą. 1 Sumušdami išlydytas organines druskas, žinomas kaip joninius skysčius, tarp grafeno sluoksnių, tyrėjai sukūrė medžiagą su kontroliuojamais lakštų tarpais, kurie atkuriamai gali atskirti nuodingas aromatines angliavandenilių dujas nuo jų mažiau kenksmingų alifatinių atitikmenų (žr. Paveikslėlį).

Image

1 pav. Sluoksniuodami joninius skysčius tarp grafeno oksido lakštų susidaro tiksliai apibrėžtos poros, reaguojančios į aromatinius angliavandenilius.

Joniniai skysčiai yra plačiai naudojami sintetinėje chemijoje kaip perdirbami „žali“ tirpikliai ir katalizatoriai. Daugelį jų naudingų savybių lemia nanoskalės ryšys su anglies atomais - sąveika, kurią Ji ir jo kolegos išnaudojo įterpdami organines druskas tarp grafeno lakštų. Sumažinus grafeno oksido dribsnius, esant joniniams skysčiams, gautas naujas kompozitas su papildomu 15 procentų padidinimu tarp grafeno sluoksnių, o atstumą galima pakeisti keičiant rūšis, kurios sudaro joninį skystį.

Tyrėjai patikrino grafeno-jonų skysčio kompozito dujų jutimo galimybes, naudodami ypač jautrius kvarco kristalų mikrobalansus, kad būtų galima nustatyti svorio padidėjimą prieš ir po tokių dujų, kaip benzenas, etanolis, acetonas ir toluenas. Eksperimentai atskleidė, kad joninis skysčio – grafeno jutiklis aptinka daug daugiau skirtingų rūšių molekulių nei tradicinis grafenas ir ypač stipriai reaguoja į aromatines dujas. Tai rodo, kad Ji priskiriama elektroniniam dviejų jutiklių komponentų sąveikos ir aromatinių rūšių π ryšiams. .

„Joniniai skysčiai gali pagerinti grafeno kompozito elektrocheminį aktyvumą“, - pažymi Ji, „ir taip pat suteikia didesnį lankstumą kontroliuodami sluoksnių tarpus.“ Komanda tikisi, kad, optimizavus gamybos procedūras, šie jutikliai galėtų būti naudojami įvairiose srityse. nanomalių aptikimas atmosferos anglies dioksidui surinkti.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.