Liten och superkänslig

Grafen är litet och magiskt. Ett atomlager tunt och ibland bara en tusendels millimeter brett. Denna ynka flaga är superkänslig för enstaka molekyler och grunden till en mångfald av nya sensorer.

En känslig sensor baseras på idén att ha så mycket yta som möjligt. Grafen är ett enda lager av kolatomer. Det består av en atomtunn film där kolatomerna binder till varandra. Eftersom grafen bara är ett supertunt material så bildar grafen egentligen två ytor. Den andra sidan av ytan är den andra sidan av kolatomerna. För grafen kan då varje kolatom vara inblandad i olika reaktioner med molekyler, och ge en extremt hög känslighet.

 Print

Ett enkelt sätt att detektera molekyler är att leda en ström genom sensorn. Molekyler som hamnar på ytan påverkar den ström som går genom grafenmaterialet. Samtidigt rör sig elektronerna i grafen i en hastighet motsvarande en miljon meter per sekund. Molekylerna kan då detekteras oerhört snabbt av en liten ändring av den elektriska strömmen. Inte undra på att grafen kan bli en superkänslig och snabb sensor för små mängder molekyler, eller till och med enstaka molekyler, som hamnar på grafenytan.

Den vanligaste typen av grafen som studerats för sensorer är grafenoxid. Det är en variant av grafen i form av små flagor som tillverkas med en metod som utgår från grafit. Men grafenoxid i sin ursprungliga form är inte användbar för sensorer eftersom materialet inte leder ström. På ytan finns en massa molekyler som innehåller syre, och dessa syregrupper bryter den ledande förmågan hos grafenoxid och materialet leder ingen ström. Dessutom finns det även olika defekter i grafenoxid som drar ner ledningsförmågan genom att bryta bindningar mellan kolatomer. Därför används en kemisk reducering för att få ner antalet molekyler och laga bindningarna mellan kolatomerna. På så sätt ska reduceringen ge ett material som leder ström. Samtidigt finns det kvar en del syregrupper eller defekter som kan fånga in molekyler som man vill detektera.

Det är besvärligt att hantera den lilla storleken av grafenoxid. Då studeras grafen som är gjort på metall eller på kiselkarbid. De större ytorna gör hanteringen mer lättillgänglig. Samtidigt är ytan inte lika känslig för molekyler. Så än idag finns ingen utvecklad sensor baserad på grafen, men utvecklingen går snabbt framåt.

Advertisements

About mikaelsyvajarvi

Att stanna upp, betrakta och uppleva | www.bildsinne.se
This entry was posted in Uncategorized and tagged , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s