Создан сверхчувствительный химический датчик на основе графена

Москва, 15:20, 24 Июл 2016, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Сверхчувствительный химический датчик, основанный на Рамановской спектроскопии и использующий в качестве подложки легированный азотом графен, был разработан в Университете штата Пенсильвания. В данном случае легирование состоит из введения атомов азота в структуру углерода графена. Этот метод может обнаружить следы молекул в растворе при очень низких концентрациях порядка в 10 000 раз слабее, чем это можно обнаружить при помощи наших органов чувств.

Рамановская спектроскопия – это широко применяемый метод идентификации, который используется в химии, материаловедении и фармацевтической промышленности, чтобы обнаружить уникальные внутренние колебания различных молекул. Когда лазерный луч облучает кристаллы или молекулы, он рассеивается и меняет цвета. Рассеянный свет может быть обнаружен в виде Рамановского спектра, который служит почти как отпечаток пальца для каждого облучаемого материала.

Команда ученых выбрала три типа молекул флуоресцентного красителя для своих экспериментов. Флуоресцентные красители, которые часто используются в качестве маркеров в биологических экспериментах, особенно трудно обнаружить в Рамановской спектроскопии, поскольку флуоресценция, как правило, размывает сигнал. Однако, когда краситель попадает на подложку из графена, легированного азотом, фотолюминесценция затухает.

Сам по себе Рамановский сигнал настолько слаб, что приходится его усиливать. Цельный графен в качестве подложки может усилить этот сигнал на несколько порядков. Таким образом, комбинация графена и N-легированного графена дают возможность обнаруживать чрезвычайно слабые спектры.

В эту работу внесли свой вклад исследователи из Бразилии, Китая и Японии.