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智能型石墨烯传感器

范德华键合，又称范德华力（英语：Van der Waals force），在化学中指分子之间非定向的、无饱和性的、较弱的相互作用力，根据荷兰物理学家范德瓦耳斯命名。它是一种电性引力，但它比化学键或氢键弱得多，其大小和分子的大小成正比。

然而，为了在石墨烯传感器中实现分子识别功能，需要了解在关闭电场后气体吸附/解吸事件以及石墨烯-气体分子相互作用。到目前为止，在关闭电场后，石墨烯-气体分子的键合作用被认为是由环境热能随机化的，这些相互作用是范德华键合，因此固有地很脆弱。

由于吸附气体和石墨烯之间独特的电场依赖性电荷转移，物理吸附分子与石墨烯相互作用的电场调节可增强气体感应。基于这种独特的电可调电荷转移，预测了石墨烯传感器中的分子识别，这是不同吸附分子的特征。石墨烯-气体分子范德华键的热随机化假设尚未通过实验验证，这是石墨烯气体传感器中基于电可调电荷转移的分子识别的主要缺陷。

为了阐明在有和没有进行电场调谐的情况下石墨烯上吸附的气体分子的键合保持力，日本高级科学技术研究院（JAIST）的研究人员，在实验室的不同电场下，监测了石墨烯上吸附的CO2分子，随时间的范德华相互作用衰减。使用电场调节吸附气体与石墨烯之间的相互作用，在打开或关闭调谐电场后，监测吸附的CO2分子与石墨烯之间的电荷转移。

研究表明，石墨烯-气体分子的范德华相互作用在电场关闭后数小时得以保留，这证明了先前施加的电场强度和方向的电荷转移和载流子散射保留特性，即吸附的CO2分子显示出“范德华绑定记忆”（vdW bonding memory）。

研究指出，由于这种键合记忆，可以在关闭电场后数小时研究石墨烯上吸附气体分子的电荷转移和散射特性，这对于基于吸附分子对施加的电的特征性电荷转移响应来识别吸附分子至关重要领域。此外，这些电调谐吸附分子的长键合保留时间（超过2小时），使基于石墨烯的传感器成为开发“智能”传感器平台的平台，该传感器适用于存储设备和构象开关中的“超感测”的智能应用。