Förmågan att känna av ett elektriskt fälts storlek och polaritet är av stort vetenskapligt intresse. Tillämpningar inkluderar tidig förutsägelse av blixtnedslag och detektering av överljudsflygplan. För närvarande är fältkvarnar allmänt använda elektriska fältsensorer. Även om de kan detektera elektriska fält med antingen polaritet och storleksfält så låga som 1 V/m, hindrar den stora storleken (>1 m) deras breda användning för verkliga tillämpningar. Dessutom är motorn inuti fältkvarnen, som möjliggör detektering av det elektriska fältet, benägen att gå sönder. Vissa ansträngningar har gjorts för att miniatyrisera den elektriska fältsensorn genom att introducera MEMS-baserade sensorer. Även om de är små och inte innehåller några rörliga delar, gör den komplexa tillverkningsprocessen dessa sensorer mindre kostnadseffektiva.

Forskare vid Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) och Otowa Electric Co., Ltd., en ledande tillverkare av åskskyddsutrustning, började leta efter ett bättre alternativ. Deras undersökning ledde till grafen, ett tvådimensionellt material med en atomtjocklek. "Det är välkänt att bärardensiteten i grafen är mycket känslig för externa störningar. Sådan förändring i bärarens täthet återspeglas i dräneringsströmmen. Även om det fanns några försök och förslag att använda grafen som en elektrisk fältsensor, ingen av de tidigare Works etablerade den underliggande mekanismen för elektrisk fältavkänning i grafen. Vi insåg att det är viktigt att etablera mekanismen först för att göra någon förbättring av sensorn, vilket blev vårt primära mål", säger universitetslektor Manoharan Muruganathan.

Genom en serie experiment etablerade teamet slutligen mekanismen för elektrisk fältavkänning i grafen. De fann att överföringen av laddningar mellan grafen och fällorna vid SiO₂ /grafengränssnitt under applicering av ett elektriskt fält är ett avgörande fenomen i avkänningsmekanismen. En sådan överföring av laddningar och den resulterande förändringen i bärardensitet återspeglas som förändringen av avloppsströmmen. Riktningen för laddningsöverföring beror på polariteten hos det elektriska fältet. Elektronerna överförs från fällor till grafen under ett positivt elektriskt fält, medan de överförs från grafen till fällor under ett negativt elektriskt fält. Således är förändringen i dräneringsström under ett elektriskt fält motsatt för positiva och negativa elektriska fält, vilket gör det lättare att detektera fältets polaritet. Dessutom beror antalet laddningsbärare som överförs mellan grafen och fällorna på storleken på det elektriska fältet. Ju högre elektriskt fält, desto större elektroner rörde sig mellan grafen och fällorna. Skillnaden i mängden laddning som överförs återspeglas också i dräneringsströmmen. Således kan kollektorströmvariationen under applicering av ett elektriskt fält likställas med storleken på det elektriska fältet. + Utforska vidare

Grafenadsorbat van der Waals bindningsminne inspirerar "smarta" grafensensorer