Grafeno monocapa, una capa gruesa de carbono de capa atómica, ha encontrado inmensas aplicaciones en diversos campos, incluidos los sensores químicos y la detección electrónica de eventos de adsorción de una sola molécula. Por lo tanto, La monitorización de los cambios inducidos por moléculas fisisorbidas de la respuesta eléctrica del grafeno se ha vuelto omnipresente en los sensores basados ​​en grafeno. El ajuste del campo eléctrico de la interacción molécula fisisorbida-grafeno da como resultado una detección de gas mejorada debido a la transferencia de carga dependiente del campo eléctrico único entre el gas adsorbido y el grafeno. La identificación molecular en los sensores de grafeno se predijo sobre la base de esta transferencia de carga única eléctricamente sintonizable, que es una firma para diferentes moléculas adsorbidas.

Sin embargo, para lograr la funcionalidad de identificación molecular en sensores de grafeno, Se desea comprender los eventos de adsorción / desorción de gas y la retención de la interacción grafeno-molécula de gas después de apagar el campo eléctrico. Hasta ahora, las interacciones de unión de la molécula de gas y grafeno se consideraron aleatorias por la energía térmica del ambiente después de que se apaga el campo eléctrico, lo cual no es sorprendente ya que estas interacciones son enlaces de van der Waals (vdW) y son inherentemente débiles. Sin embargo, esta supuesta aleatorización térmica de la unión vdW de la molécula de gas grafeno no se verificó experimentalmente y fue un gran inconveniente para la identificación molecular basada en transferencia de carga eléctricamente sintonizable en sensores de gas grafeno.

Para aclarar la retención de enlaces de las moléculas de gas adsorbidas en el grafeno con y sin ajuste de campo eléctrico, Osazuwa Gabriel Agbonlahor (actual estudiante de doctorado), Tomonori Imamura (estudiante graduado de maestría), Dr. Manoharan Murugananthan (Profesor Titular), y el profesor Hiroshi Mizuta del Laboratorio Mizuta en el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST) monitorearon la descomposición de la interacción vdW dependiente del tiempo del CO adsorbido ₂ moléculas de grafeno en diferentes campos eléctricos. Usando el campo eléctrico para sintonizar la interacción entre el gas adsorbido y el grafeno, la transferencia de carga entre el CO adsorbido ₂ Las moléculas y el grafeno se monitorearon mientras el campo eléctrico de sintonía se encendía y después se apagaba. Notablemente, las interacciones de van der Waals de la molécula de gas y grafeno se mantuvieron horas después de que se apagó el campo eléctrico, Demostrar tanto la transferencia de carga como la característica de retención de dispersión del portador de la magnitud y dirección del campo eléctrico aplicado previamente, es decir, el CO adsorbido. ₂ moléculas demostraron una "memoria de enlace vdW".

Debido a esta memoria de unión, Las propiedades de transferencia de carga y dispersión de las moléculas de gas adsorbidas en el grafeno se pueden estudiar horas después de que se apaga el campo eléctrico, lo cual es fundamental para identificar moléculas adsorbidas en función de su característica respuesta de transferencia de carga a un campo eléctrico aplicado. Es más, el largo tiempo de retención de la unión (más de 2 h) de estas moléculas adsorbidas sintonizadas eléctricamente, distingue a los sensores basados ​​en grafeno como plataformas para desarrollar sensores 'inteligentes' adecuados para aplicaciones 'más allá de la detección' en dispositivos de memoria e interruptores conformacionales.