Monolaag grafeen, een atomaire laag dikke laag koolstof, heeft immense toepassingen gevonden op diverse gebieden, waaronder chemische sensoren en het elektronisch detecteren van adsorptiegebeurtenissen van één molecuul. Daarom, het monitoren van door fysiosorbeerde moleculen geïnduceerde veranderingen van de elektrische respons van grafeen is alomtegenwoordig geworden in op grafeen gebaseerde sensoren. Afstemming van het elektrisch veld van de gefysisorbeerde molecuul-grafeen-interactie resulteert in verbeterde gasdetectie dankzij de unieke elektrisch veldafhankelijke ladingsoverdracht tussen het geadsorbeerde gas en grafeen. Moleculaire identificatie in grafeensensoren werd voorspeld op basis van deze unieke elektrisch afstembare ladingsoverdracht, wat een handtekening is voor verschillende geadsorbeerde moleculen.

Hoe dan ook, om moleculaire identificatiefunctionaliteit in grafeensensoren te bereiken, een goed begrip van de gasadsorptie/desorptiegebeurtenissen en het behoud van de grafeen-gasmolecuul-interactie na het uitschakelen van het elektrische veld is gewenst. Tot nu, de bindingsinteracties van grafeen-gasmoleculen werden als gerandomiseerd beschouwd door thermische energie van de omgeving nadat het elektrische veld is uitgeschakeld, wat niet verwonderlijk is aangezien deze interacties van der Waals (vdW) bindingen zijn en dus inherent zwak zijn. Hoe dan ook, deze veronderstelde thermische randomisatie van de grafeen-gasmolecuul vdW-binding was experimenteel niet geverifieerd en een groot nadeel van elektrisch afstembare moleculaire identificatie op basis van ladingsoverdracht in grafeengassensoren.

Om de bindingsretentie van geadsorbeerde gasmoleculen op grafeen te verduidelijken met en zonder elektrische veldafstemming, Osazuwa Gabriel Agbonlahor (huidige doctoraatsstudent), Tomonori Imamura (afgestudeerde masterstudent), Dr. Manoharan Murugananthan (hoofddocent), en professor Hiroshi Mizuta van Mizuta Laboratory van het Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) volgden het tijdsafhankelijke vdW-interactieverval van geadsorbeerd CO ₂ moleculen op grafeen bij verschillende elektrische velden. Met behulp van het elektrische veld om de interactie tussen het geadsorbeerde gas en grafeen af ​​te stemmen, de ladingsoverdracht tussen de geadsorbeerde CO ₂ moleculen en grafeen werden gevolgd terwijl het elektrische afstemmingsveld was ingeschakeld en nadat het was uitgeschakeld. Opmerkelijk, de grafeen-gasmolecuul van der Waals-interacties werden behouden uren nadat het elektrische veld was uitgeschakeld, het aantonen van zowel ladingsoverdracht als dragerverstrooiingsretentiekarakteristiek van de eerder aangelegde elektrische veldgrootte en richting, d.w.z. de geadsorbeerde CO ₂ moleculen toonden een 'vdW-bindingsgeheugen' aan.

Door dit bindende geheugen, de ladingsoverdracht- en verstrooiingseigenschappen van de geadsorbeerde gasmoleculen op grafeen kunnen uren nadat het elektrische veld is uitgeschakeld worden bestudeerd, wat van cruciaal belang is voor het identificeren van geadsorbeerde moleculen op basis van hun kenmerkende ladingsoverdrachtsrespons op een aangelegd elektrisch veld. Verder, de lange bindingsretentietijd (meer dan 2 uur) van deze elektrisch afgestemde geadsorbeerde moleculen, onderscheidt op grafeen gebaseerde sensoren als platforms voor het ontwikkelen van 'slimme' sensoren die geschikt zijn voor 'beyond-sensing'-toepassingen in geheugenapparaten en conformationele schakelaars.