Grafen är ett modernt undermaterial som har unika styrkaegenskaper, flexibilitet och konduktivitet samtidigt som den är riklig och anmärkningsvärt billig att producera, lånar ut den till en mängd användbara applikationer – särskilt sant när dessa 2D-atomtjocka ark av kol är uppdelade i smala remsor som kallas Graphene Nanoribbons (GNR).

Ny forskning publicerad i EPJ Plus , författad av Kristians Cernevics, Michele Pizzochero, och Oleg V. Yazyev, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Lausanne, Schweiz, syftar till att bättre förstå elektrontransportegenskaperna hos GNR och hur de påverkas av bindning med aromater. Detta är ett nyckelsteg i att designa teknik som kemosensorer.

"Graphene nanoribbons - remsor av grafen bara några nanometer breda - är en ny och spännande klass av nanostrukturer som har dykt upp som potentiella byggstenar för en mängd olika tekniska tillämpningar, " säger Cernevics.

Teamet utförde sin undersökning med de två formerna av GNR, fåtölj och sicksack, som är kategoriserade efter formen på materialets kanter. Dessa egenskaper skapas huvudsakligen av den process som används för att syntetisera dem. Dessutom, EPFL-teamet experimenterade p-polyfenyl- och polyacengrupper med ökande längd.

"Vi har använt avancerade datorsimuleringar för att ta reda på hur den elektriska ledningsförmågan hos grafen nanoband påverkas av kemisk funktionalisering med gästorganiska molekyler som består av kedjor som består av ett ökande antal aromatiska ringar, säger Cernevics.

Teamet upptäckte att konduktansen vid energier som matchar energinivåerna för motsvarande isolerade molekyl reducerades med ett kvantum, eller lämnas opåverkad baserat på om antalet aromatiska ringar som innehas av den bundna molekylen var udda eller jämnt. Studien visar att denna "jämna udda effekt" härrör från ett subtilt samspel mellan de elektroniska tillstånden hos gästmolekylen som är rumsligt lokaliserade på bindningsställena och de hos värdnanobandet.

"Våra fynd visar att interaktionen mellan de organiska gästmolekylerna och värdgrafennanorbandet kan utnyttjas för att detektera "fingeravtrycket" hos den gästaromatiska molekylen, och erbjuder dessutom en fast teoretisk grund för att förstå denna effekt, " Cernevics avslutar:"Sammantaget, vårt arbete främjar giltigheten av grafen nanoband som lovande kandidater för nästa generations kemosensing-enheter."

Dessa potentiellt bärbara eller implanterbara sensorer kommer att förlita sig mycket på GRBs på grund av deras elektriska egenskaper och kan leda en personlig hälsorevolution genom att spåra specifika biomarkörer hos patienter.