Grafeen is een modern wondermateriaal met unieke eigenschappen van sterkte, flexibiliteit en geleidbaarheid terwijl het overvloedig en opmerkelijk goedkoop te produceren is, waardoor het geschikt is voor een groot aantal nuttige toepassingen, vooral wanneer deze 2D-atoomdikke koolstofplaten worden opgesplitst in smalle stroken die bekend staan ​​​​als Graphene Nanoribbons (GNR's).

Nieuw onderzoek gepubliceerd in EPJ Plus , geschreven door Kristians Cernevics, Michel Pizzochero, en Oleg V. Yazyev, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Zwitserland, heeft tot doel de elektronentransporteigenschappen van GNR's beter te begrijpen en hoe ze worden beïnvloed door binding met aromaten. Dit is een belangrijke stap in het ontwerpen van technologie zoals chemosensoren.

"Grafeen-nanoribbons - stroken grafeen van slechts enkele nanometers breed - zijn een nieuwe en opwindende klasse van nanostructuren die naar voren zijn gekomen als potentiële bouwstenen voor een breed scala aan technologische toepassingen, ', zegt Cernevics.

Het team voerde hun onderzoek uit met de twee vormen van GNR, fauteuil en zigzag, die worden gecategoriseerd door de vorm van de randen van het materiaal. Deze eigenschappen worden voornamelijk gecreëerd door het proces dat wordt gebruikt om ze te synthetiseren. Naast dit, het EPFL-team experimenteerde met p-polyfenyl- en polyaceengroepen van toenemende lengte.

"We hebben geavanceerde computersimulaties gebruikt om erachter te komen hoe de elektrische geleidbaarheid van grafeen-nanoribbons wordt beïnvloed door chemische functionalisering met organische gastmoleculen die bestaan ​​uit ketens die zijn samengesteld uit een toenemend aantal aromatische ringen, ', zegt Cernevics.

Het team ontdekte dat de geleiding bij energieën die overeenkomen met de energieniveaus van het corresponderende geïsoleerde molecuul met één kwantum was verminderd, of onaangetast gelaten op basis van het feit of het aantal aromatische ringen in het bezit van het gebonden molecuul oneven of even was. De studie toont aan dat dit 'even-oneven effect' voortkomt uit een subtiel samenspel tussen de elektronische toestanden van het gastmolecuul dat ruimtelijk is gelokaliseerd op de bindingsplaatsen en die van het gastheernanoribbon.

"Onze bevindingen tonen aan dat de interactie van de organische gastmoleculen met het grafeen-nanoribbon van de gastheer kan worden benut om de 'vingerafdruk' van het aromatische gastmolecuul te detecteren, en bovendien een stevige theoretische basis bieden om dit effect te begrijpen, " Cernevics concludeert:"Al met al, ons werk promoot de validiteit van grafeen-nanoribbons als veelbelovende kandidaten voor chemosensing-apparaten van de volgende generatie."

Deze potentieel draagbare of implanteerbare sensoren zullen vanwege hun elektrische eigenschappen sterk afhankelijk zijn van GRB's en zouden een gepersonaliseerde gezondheidsrevolutie kunnen aansturen door specifieke biomarkers bij patiënten te volgen.