日本高级科学技术研究所 (a)石墨烯传感器上吸附的CO2分子(b)零电场下吸附的分子和石墨烯之间的范德瓦尔斯(vdW)相互作用(c)电场下吸附的分子和石墨烯之间的vdW相互作用
信用:JAIST 单层石墨烯是一种原子层厚的碳片，在包括化学传感器和电子检测单分子吸附事件在内的各种领域有着巨大的应用
因此，监测物理吸附分子引起的石墨烯电响应的变化在基于石墨烯的传感器中变得普遍
物理吸附分子-石墨烯相互作用的电场调节由于吸附气体和石墨烯之间独特的电场相关电荷转移而导致增强的气体传感
石墨烯传感器中的分子识别是基于这种独特的电可调电荷转移来预测的，这是不同吸附分子的特征
然而，为了在石墨烯传感器中实现分子识别功能，需要了解气体吸附/解吸事件以及关闭电场后石墨烯-气体分子相互作用的保持
到目前为止，在电场关闭后，石墨烯-气体分子的键合相互作用被认为是随机的，这并不奇怪，因为这些相互作用是范德瓦尔斯(vdW)键合，因此本质上很弱
然而，这种假设的石墨烯-气体分子vdW键的热随机化未经实验验证，并且是石墨烯气体传感器中基于电荷转移的分子识别的主要缺点
为了阐明在有和没有电场调节的情况下，石墨烯上吸附的气体分子的键保留
日本高级科学技术研究所(JAIST)的Manoharan Murugananthan(高级讲师)和Mizuta实验室的Hiroshi Mizuta教授监测了不同电场下石墨烯上吸附的CO2分子随时间的vdW相互作用衰减
利用电场调节吸附气体和石墨烯之间的相互作用，在调节电场开启和关闭时监测吸附的CO2分子和石墨烯之间的电荷转移
值得注意的是，石墨烯-气体分子范德瓦尔斯相互作用在电场关闭后数小时仍保持不变，证明了先前施加的电场强度和方向I的电荷转移和载流子散射保持特性
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吸附的二氧化碳分子显示出“vdW键记忆”
由于这种成键记忆，石墨烯上吸附的气体分子的电荷转移和散射特性可以在电场关闭几小时后进行研究，这对于基于它们对外加电场的特征电荷转移响应来识别吸附的分子是至关重要的
此外，这些电调谐吸附分子的长键合保留时间(超过2小时)使石墨烯基传感器成为开发“智能”传感器的平台，适用于存储器件和构象开关中的“超越传感”应用
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