اندازه‌گیری دقیق فشار با بهره‌گیری از گرافن

به گزارش جارپرس به نقل از ایرنا از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری،گرافن به دلیل خواص عالی مکانیکی، الکترونیکی، فیزیکی و حرارتیش توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. از خواص خوب مکانیکی این ماده می‌توان به استحکام در برابر شکست بسیار بالا و انعطاف‌پذیری ۲۰ درصدی آن اشاره کرد.این خواص موجب شده گرافن به‌عنوان یکی از مواد پایه‌ مورد استفاده در سیستم‌های الکترومکانیکی از جمله حسگرهای فشار معرفی شود.
دکتر نیره قبادی پژوهشگر دانشگاه زنجان، هدف از انجام این پژوهش را طراحی و انجام محاسبات نظری مربوط به یک حسگر فشار با حساسیت بالا با استفاده از نانوصفحات گرافن و نیترید بور عنوان کرد.
قبادی افزود: این حسگر می‌تواند از حساسیت و رنج کاری به‌مراتب بالاتری نسبت به حسگرهای گرافنی مرسوم برخوردار باشد. همچنین فرایند ساخت این حسگرها بسیار ساده است و ابعاد این حسگر در مقیاس نانومتری خواهد بود.
به گفته وی اساس این حسگر بر ترکیب دو ماده‌ دوبعدی با ضخامت صفحات نانومتری بنا نهاده شده است. بدین‌صورت که بین دو صفحه‌ی گرافن صفحات نیترید بور قرار داده می‌شود. اعمال فشار به صفحه گرافن بالایی موجب تغییرات فاصله‌ بین صفحات نیترید بور و در نتیجه تغییر جریان تونل زنی حامل‌ها بین صفحات نیترید بور می شود. تغییر جریان به دلیل همین تغییرات فاصله به‌صورت نمایی خواهد بود و می‌تواند معیاری برای سنجش فشار به حساب آید.
عضو هیات علمی دانشگاه زنجان تصریح کرد: نتایج محاسبات نظری و مدل‌سازی بیانگر این است که رنج کاری خطی این حسگر می‌تواند به ۳۰ گیگاهرتز برسد که بسیار بزرگ‌تر از رنج کاری حسگرهای پیزومقاومتی است. همچنین حساسیت این حسگر به حدود ۱۳۰۰ pA/A/Pa می رسد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر نیره قبادی- عضو هیأت علمی دانشگاه زنجان- و دکتر مهدی پورفتح- عضو هیأت علمی دانشگاه تهران- است. نتایج این کار در مجله‌ IEEE Electron Device Letters (جلد ۳۶، شماره‌ی ۳، سال ۲۰۱۵، صفحات ۲۸۰ تا ۲۸۲) به چاپ رسیده است.