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Auf dem Weg zum graphenbasierten Sensor

Von Wiley-VCH zur Verfügung gestellt

Graphen ist als zweidimensionaler Kristall stabil, es zeigt eine enorm hohe Ladungsträgerbeweglichkeit von über 20 000 cm2·V—1·s—1, die höchste Bruchfestigkeit (42 N·m—1) und die höchste Wärmeleitfähigkeit (zirka 5 kW·m—1·K—1) aller bekannten Materialien. Diese Eigenschaften sind allerdings sehr leicht zu beeinflussen. Allein Adsorptionsvorgänge verändern beispielsweise Leitfähigkeit und Ladungsträgerbeweglichkeit. Dies ist die Basis für die Verwendung von Graphen als Sensormaterial, um kleine Moleküle wie Stickstoffdioxid oder Glucose bis hin zu großen Proteinen oder Nukleinsäuren zu detektieren.

Allerdings reagieren die elektrischen Eigenschaften des Graphens unspezifisch auf jede Änderung der Umgebung, etwa durch Adsorption von Fremdatomen oder kovalente Anbindung von einzelnen Atomen oder ganzen Gruppen. Daher sind Graphen-basierte Sensoren bei aller Sensitivität nicht besonders selektiv. Selektivität bringen erst Modifikationen, beispielsweise durch substituierte Perylene, die durch π-π-Stacking an das Graphen adsorbieren, sich je nach Lösungsmittel aber auch wieder ablösen.

Eine vielversprechende Alternative ist die kovalente und damit stabilere Anbindung vo

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