二维材料能做哪些传感器

问题描述

精选答案

自石墨烯发现以来, 大量二维层状材料被相继发现. 二维材料中载流子被限制在界面1 nm空间内, 使其对化学掺杂非常敏感, 有望引起生物传感领域的技术变革. 生物传感过程无论基于何种传感机制, 都包含了检测物识别和信号转化过程. 检测物识别通常依靠传感界面的生物探针来完成, 信号转换依靠二维材料来实现信号输出. 在传感界面处对生物探针和二维材料进行原子级精准构筑, 则可精确调控传感过程中的物理化学过程, 优化器件的各项指标.。

由于二维材料优异的物理与化学特性，因此二维材料在传感器上的应用极具潜力。但现有各类二维材料并不具有完美的特性，例如：石墨烯具有极高的载流子迁移率，极强的柔韧性，但是其零带隙的性质限制了其在电子器件尤其是场效应晶体管(FET)中的应用；二维六方氮化硼带隙过大，且载流子迁移率太低；过度金属硫化物具有合适的带隙，但是其载流子迁移率却不够高，且机械强度不足。

因此，二维材料研究领域一直在探寻一种各项性能优异，易于制造的新型材料，并将其用于电子器件和传感器领域。随着传感器应用领域的不断扩展和性能要求的逐渐提高, 新型二维材料由于其突出的各项性能，已成为备受关注的传感材料。关于新型二维材料的实验研究已经兴起，但在实际应用方面还处于初始阶段，其灵敏度、响应速度以及选择性、稳定性等还需进一步提高。开发利用二维材料的优异特性并使之实用化是今后研究的主流，而计算机仿真模拟即是研究其潜在传感应用的最快速有效的方法。