Взаимодействие графена с жидкостью и подложкой

Разработаны технологии создания графеновых сенсоров для определения динамики испарения капель/пленок жидкости, нанесенных на их поверхности. Графеновый сенсор представляет собой непроводящую подложку из диоксида кремния с нанесенным на нее грфеном, полученным методом химического осаждения из газовой фазы, а также медными электродами напыленными магнетронным способом. Для создаваемых сенсоров проведены исследования влияния морфологии подложек и наличия графенового покрытия, а также его прилегания к поверхности на смачиваемость поверхностей сенсоров. Показано, что разработанные подходы к созданию сенсоров позволяют обеспечивать устойчивые лио-фильные свойства их поверхностей. Проведено систематическое изучение испарения водных капель на графеновых сенсорах. Впервые было показано, что нанесенные на поверхность сенсоров водные капли изменяют их проводимости по мере своего испарения. Установлены зависимости сопротивлений графеновых сенсоров от геометрических характеристик капель (высот, контактных углов, площадей контакта капель с поверхностями). Продемонстрирована чувствительность сенсоров к определению режимов испарений капель.

Схематичное изображение создания и использования графенового сенора

Зависимости сопротивлений от времени, для капель, нанесенных на графеновые сенсоры. Треугольники соответствуют поверхности с Rms = 23.1 нм, круги – Rms = 2.8 нм.

На основе анализа данных молекулярно-динамического моделирования для различных поверхностей, предложен возможный механизм, отвечающий за изменение проводимости графена. Данный механизм связан с появлением неоднородного тангенциального электрического поля в плоскости графеновой пластины, создаваемого молекулами воды.

Руководитель работы – д. ф.-м. н., Смовж Д.В., тел. +7 (913) 921-95-55.