Graphene-baserte fjernstyrte molekylære brytere

Felice Torrisi from University of Cambridge, at Graphene Week 2016 (Juni 2019).

Anonim

Tenk deg en verden hvor du kan skreddersy egenskapene til grafen for å få resultatet du ønsker. Ved å kombinere sine unike egenskaper med presisjonen av molekylær kjemi har forskere fra Graphene Flaggskip tatt de første skrittene mot å gjøre nettopp det. I deres papir, publisert 7. april i Nature Communications, viser en internasjonal gruppe flaggskipforskere hvordan det er mulig å lage lysfølsomme grafenbaserte enheter som baner vei for mange applikasjoner, inkludert fotosensorer og til og med optisk kontrollerbare minner.

The Graphene Flaggskip er et europeisk initiativ som fremmer en samarbeidende tilnærming til forskning med det formål å bidra til å oversette grafen og relaterte materialer fra laboratoriet, gjennom industri og samfunn. Det multidisiplinære arbeidet som ble publisert i dette dokumentet, som ble ledet av prof. Paolo Samorì fra Université de Strasbourg og CNRS i Frankrike, ble lettet av flaggskipet og samarbeidet, særlig med prof. Andrea Ferrari fra Cambridge Graphene Center. Som prof. Samorì forklarer, "utfordring i tverrfaglig forskning krever en felles innsats fra en gruppe av fremragende grupper med komplementære ferdigheter, og EC Graphene Flagship-prosjektet er den ideelle plattformen for å få dette til å skje."

Arbeidet viser hvordan ved å kombinere molekyler som er i stand til å endre deres konformasjon som et resultat av lysbestråling med grafittpulver, kan man produsere konsentrert grafen blekk ved væskefase peeling. Disse grafene blekk kan da brukes til å lage enheter som, når de er utsatt for UV og synlig lys, er i stand til å skifte strøm på en reversibel måte.

Papiret viser den spennende ideen om å kombinere grafen med en fotokrom molekylær bryter. Her fant forskerne at et ideelt molekyl er 4- (decyloxy) azobenzene. Denne kommersielt tilgjengelige alkoksysubstituerte azobenzen har en høy affinitet for grafens basisplan, og derved hindrer inter-flake stabling. Når det eksponeres for UV-lys, bytter dette azobenzenmolekylet fra trans til cis-isomeren (med cis-isomeren betydelig større enn transformen). Viktig for formålet med molekylære brytere er denne prosessen fullt reversibel ved enkel eksponering av prøven til hvitt lys.

Ved å avsette grafen-azobenzene hybrid blekk på et SiO2 substrat mønstret med gullelektroder laget forfatterne en lysmodulert molekylbryter. Fordi trans-til-cis-isomeriseringen er fullt reversibel ved den enkle påføringen av hvitt lys, er denne molekylære bryteren også fullt reversibel, noe som er en svært viktig faktor for å skape optisk styrte minner.

"Dette papiret gir i hovedsak en ekstra fjernkontroll til en grafenbasert elektrisk enhet bare ved lyseksponering ved bestemte bølgelengder." sier prof. Samorì "Dette er det første skrittet mot utvikling av grafenbaserte multikomponentmaterialer og deres bruk for fremstilling av multifunksjonelle enheter - hvis du forestiller deg en sandwichlignende flerlagsstruktur med grafenark skilt av flere lag, hver integrerende en annen funksjonell molekylkomponent. Hver funksjonell komponent gir derfor en ny stimuli-responsiv karakter til materialet som kan reagere på forskjellige uavhengige innganger som lys, magnetfelt, elektrokjemiske stimuli, etc., som fører til en multi-responsiv grafenbasert nanokompositt. "

"Grafene flaggskipet handlet alltid om kombinasjonen av grafen og andre materialer for å danne nye hybridstrukturer, " sa prof. Ferrari, som også er leder av flaggskipets styringspanel. "Dette arbeidet er et interessant bevis på prinsippet i dette konseptet og den tverrfaglige karakteren til flaggskipsforskningen: Kjemi, Fysikk, Ingeniørfag, Grunnleggende Vitenskap og Optikk, kommer sammen under flaggskipets paraply for å utvikle nye spennende enhetskonsepter. "

menu
menu