了解石墨烯纳米带中的电子传输

石墨烯是一种现代神奇材料，具有强度、柔韧性和导电性的独特特性，同时其产量丰富且生产成本非常低，使其具有多种有用的应用——尤其是当这些二维原子厚的碳片分裂成狭窄的被称为石墨烯纳米带(GNR)的条带。

由瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的 Kristians Cernevics、Michele Pizzochero 和 Oleg V. Yazyev在EPJ Plus 上发表的新研究旨在更好地了解 GNR 的电子传输特性以及它们如何受到影响与芳烃结合。这是设计化学传感器等技术的关键步骤。

“石墨烯纳米带——只有几纳米宽的石墨烯条带——是一类新的、令人兴奋的纳米结构，已成为各种技术应用的潜在构建块，”Cernevics 说。

该团队使用扶手椅和锯齿形两种形式的 GNR 进行了调查，这些形式根据材料边缘的形状进行分类。这些特性主要是由用于合成它们的过程产生的。除此之外，EPFL 团队还试验了长度增加的对多苯基和多并苯基团。

“我们采用先进的计算机模拟来找出石墨烯纳米带的导电性如何受到化学官能化的影响，客体有机分子由越来越多的芳环组成的链组成，”Cernevics 说。

该团队发现，根据结合分子所拥有的芳环数量是奇数还是偶数，在与相应孤立分子能级匹配的能量下，电导降低了一个量子，或不受影响。该研究表明，这种“奇偶效应”源于空间上位于结合位点的客体分子的电子态与主体纳米带的电子态之间的微妙相互作用。

“我们的研究结果表明，客体有机分子与主体石墨烯纳米带的相互作用可用于检测客体芳香分子的‘指纹’，此外还为理解这种效应提供了坚实的理论基础，”Cernevics 总结道：“总体而言，我们的工作促进了石墨烯纳米带作为下一代化学传感设备的有希望的候选者的有效性。”

由于 GRB 的电气特性，这些潜在的可穿戴或可植入传感器将严重依赖 GRB，并且可以通过跟踪患者的特定生物标志物来引领个性化健康革命。

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