مقاله روش های سنتز گرافن و کاربرد آن در حسگرهای شیمیایی

بخشی از مقاله

خلاصه

با پیشرفت روز افزون علم در جهان و پیدایش تحولات عظیمی که در چند دههی اخیر رخ داده است، اندازهگیری دقیق پارامترهای فیزیکی و شیمیایی در مقیاس مولکولی نیاز به ساخت حسگرهایی با حساسیت بالاتر دارد که با علم نانو می توان به آن دست یافت. نانومواد ورقه های دو بعدی مثل گرافن به دلیل دارا بودن خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی منحصر به فرد ظهور یافتند. مقالهی مروری حاضر خلاصهی مختصری از پیشرفت های اخیر در استفاده از گرافن برای توسعه حسگرهای شیمیایی در شناسایی غلظت های کم می باشد.

1 مقدمه

گرافن را میتوان به صورت یک لایه اتمی از گرافیت در نظر گرفت .[3-1] در گرافیت هر کدام از اتمهای چهارظرفیتی کربن، با سه پیوند قوی کووالانسی به سه اتم کربن دیگر متصل شدهاند . این لایه خود بر روی لایهای کاملاً مشابه قرار گرفتهاست و به این ترتیب، چهارمین الکترون ظرفیت نیز پیوندی ضعیف از نوع واندروالسی ایجاد کرده است. به همین دلیل می توان گفت هر لایه گرافیتی دارای استحکام بالایی بوده اما صفحات گرافیتی به راحتی از یکدیگر جدا می شوند.

-2-1 ویژگی های گرافن

گرافن دارای ویژگی منحصر بفرد بسیاری می باشد، برای مثال در عین اینکه دارای ساختاری انعطاف پذیر بوده دارای مدول یانگ بالایی نیز می باشد. همچنین از هدایت حرارتی و الکتریکی بالایی برخوردار می باشد. همچنین گرافن آئروژلی سبک ترین ترکیب شناخته شده می باشد که تنها یک هفتم هوا وزن دارد .[5 ,1]

شکل-3 وزن سبک گرافن

علاوه بر این، هر لایه گرافنی دارای باندینگ گپ صفر بوده، به عبارت دیگر بین اوربیتال های هومو و لومو در گرافن اختلاف سطح انرژی وجود نداشته که همین موضع منشا وجود بسیاری از خواص مطلوب نوری و الکتریکی گرافن می باشد. در شکل زیر، باندینگ گرافن در مقایسه با ترکیبات نیمه هادی نشان داده شده است .[8-6]