Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2025, выпуск 2 » Статья стр. 247
<<<>>>
Изучение динамики высыхающих капель графеновым датчиком
Андрющенко В.А. 1, Бетке И.А.1, Богомолова А.И.1, Сорокин Д.В.1
1Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
Email: vladimir.andryushchenko@gmail.com
Поступила в редакцию: 1 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 1 октября 2024 г.
Принята к печати: 1 октября 2024 г.
Выставление онлайн: 31 января 2025 г.
PDF версия
Изучено испарение водных капель на графеновых датчиках, представляющих собой непроводящую подложку из диоксида кремния с нанесенным на нее графеном, полученным методом химического осаждения из газовой фазы, а также медными электродами, напыленными магнетронным способом. Показано, что нанесенная на поверхность датчика водная капля изменяет его проводимость по мере своего испарения. Установлены зависимости сопротивления графенового датчика от геометрических характеристик капли (высоты, контактного угла, площади контакта капли с поверхностью). Продемонстрирована чувствительность датчика к определению режима испарения капли. Ключевые слова: графен, проводимость, водная капля, датчик.
  1. M. Javaid, A. Haleem, Sh. Rab, R.P. Singh, R. Suman. Sen. Int., 2, 100121 (2021). DOI: 10.1016/j.sintl.2021.100121
  2. Sh. Dhall, B.R. Mehta, A.K. Tyagi, K. Sood. Sen. Int., 2, 100116 (2021). DOI: 10.1016/j.sintl.2021.100116
  3. F. Costa, S. Genovesi, M. Borgese, A. Michel, F.A. Dicandia, G. Manara. Sensors, 21 (9), 3138 (2021). DOI: 10.3390/s21093138
  4. N. Wen, L. Zhang, D. Jiang, Z. Wu, B. Li, C. Suna, Z. Guo. J. Mat. Chem. A, 8 (48), 25499 (2020(2021)). DOI: 10.1039/D0TA09556G
  5. A. Nag, A. Mitra, S.C. Mukhopadhyay. Sens. Actuators A Phys., 270, 177 (2018). DOI: 10.1016/j.sna.2017.12.028
  6. J. Liu, S. Bao, X. Wang. Micromachines, 13 (2), 184 (2022). DOI: 10.3390/mi13020184
  7. G. Li, G. Hong, D. Dong, W. Song, X. Zhang. Adv. Mater., 30, 1801754 (2018). DOI: 10.1002/adma.201801754
  8. Z. Yang, L. Wang, W. Sun, S. Li, T. Zhu, W. Liu, G. Liu. Appl. Surf. Sci., 401, 146 (2017). DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.01.009
  9. S.S.A. Kumar, S. Bashir, S.K. Ramesh, S.A. Ramesh. Flat. Chem., 31, 100326 (2022). DOI: 100326.10.1016/j.flatc.2021.100326
  10. A.K. Geim, K.S. Novoselov. Nat. Mater., 6 (3), 183 (2007). DOI: 10.1038/nmat1849
  11. E.W. Hill, A. Vijayaragahvan, K. Novoselov. IEEE Sens. J., 11 (12), 3161 (2011). DOI: 10.1109/JSEN.2011.2167608
  12. Q. He, Sh. Wu, Z. Yina, H. Zhang. Chem. Sci., 3 (6), 1764 (2012). DOI: 10.1039/C2SC20205K
  13. Y. Liu, X. Dong, P. Chen. Chem. Soc. Rev., 41 (6), 2283 (2012). DOI: 10.1039/C1CS15270J
  14. T. Kuila, S. Bose, P. Khanra, A.K. Mishra, N.H. Kim, J.H. Lee. Biosens. Bioelectron., 26 (12), 4637 (2011). DOI: 10.1016/j.bios.2011.05.039
  15. Yu. Zhang, Y.-W. Tan, H.L. Stormer, Ph. Kim. Nature, 438 (7065), 201 (2005). DOI: 10.1038/nature04235
  16. K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, M.I. Katsnelson, I.V. Grigorieva, S.V. Dubonos, A.A. Firsov. Nature, 438 (7065), 197 (2005). DOI: 10.1038/nature04233
  17. M. Pumera, A. Ambrosi, A. Bonanni, E.L.Kh. Chng, H.L. Poh. Trends Analyt. Chem., 29 (9), 954 (2010). DOI: 10.1016/j.trac.2010.05.011
  18. F. Schedin, A.K. Geim, S.V. Morozov, E.W. Hill, P. Blake, M.I. Katsnelson, K.S. Novoselov. Nat. Mater., 6 (9), 652 (2007). DOI: 10.1038/nmat1967
  19. X. Xu, Ch. Liu, Zh. Sun, T. Cao, Zh. Zhang, E. Wang, Zh. Liu, K. Liu. Chem. Soc. Rev., 47 (9), 3059 (2018). DOI: 10.1039/C7CS00836H
  20. E. Voloshina, D. Usvyat, M. Schutz, Yu. Dedkov, B. Paulus. Phys. Chem. Chem. Phys., 13 (25), 12041 (2011). DOI: 10.1039/C1CP20609E
  21. D.W. Boukhvalov, M.I. Katsnelson. J. Phys. Condens. Matter, 21 (34), 344205 (2009). DOI: 10.1088/0953-8984/21/34/344205
  22. C. Zhang, L. Fu, N. Liu, M. Liu, Y. Wang, Z. Liu. Adv. Mater., 23 (8), 1020 (2011). DOI: 10.1002/adma.201004110
  23. U.N. Maiti, W.J. Lee, J.M. Lee, Y. Oh, J.Y. Kim, J.E. Kim, J. Shim, T.H. Han, S.O. Kim. Adv. Mater., 26 (1), 40 (2014). DOI: 10.1002/adma.201303265
  24. V. Georgakilas, M. Otyepka, A.B. Bourlinos, V. Chandra, N. Kim, K.Ch. Kemp, P. Hobza, R. Zboril, K.S. Kim. Chem. Rev., 112 (11), 6156 (2012). DOI: 10.1021/cr3000412
  25. A.D. Smith, K. Elgammal, F. Niklaus, A. Delin, A.C. Fischer, S. Vaziri, F. Forsberg, M. R sander, H. Hugosson, L. Bergqvist, S. Schroder, S. Kataria, M. Ostlinga, M.C. Lemme. Nanoscale, 7, 19099 (2015). DOI: 10.1039/C5NR06038A
  26. O. Leenaerts, B. Partoens, F.M. Peeters. Microelectronics J., 40 (4-5), 860 (2009). DOI: 10.1016/j.mejo.2008.11.022
  27. F. Yavari, Ch. Kritzinger, Ch. Gaire, Li Song, H. Gulapalli, Th. Borca-Tasciuc, P.M. Ajayan, N. Koratkar. Small, 6 (22), 2535 (2010). DOI: 10.1002/smll.201001384
  28. T.O. Wehling, A.I. Lichtenstein, M.I. Katsnelson. Appl. Phys. Lett., 93 (20), 202110 (2008). DOI: 10.1063/1.3033202
  29. C.E. Giusca, V. Panchal, M. Munz, V.D. Wheeler, L.O. Nyakiti, R.L. Myers-Ward, D.K. Gaskill, O. Kazakova. Adv. Mater. Interf., 2 (16), 1500252 (2015). DOI: 10.1002/admi.201500252
  30. Yu. Liu, H. Liu, Y. Chu, Y. Cui, T. Hayasaka, V. Dasaka, L. Nguyen, L. Lin. Adv. Mater. Interf., 5 (9), 1701640 (2018). DOI: 10.1002/admi.201701640
  31. R.M. Ribeiro, N.M.R. Peres, J. Coutinho, P.R. Briddon. Phys. Rev. B, 78 (7), 075442 (2008). DOI: 10.1103/PhysRevB.78.075442
  32. O. Leenaerts, B. Partoens, F.M. Peeters. Phys. Rev. B., 77 (12), 125416 (2008). DOI: 10.1103/PhysRevB.77.125416
  33. O. Leenaerts, B. Partoens, F.M. Peeters. Phys. Rev. B, 79 (23), 235440 (2009). DOI: 10.1103/PhysRevB.79.235440
  34. X. Li, Ji Feng, E. Wang, Sh. Meng, J. Klimev s, A. Michaelides. Phys. Rev. B, 85 (8), 085425 (2012). DOI: 10.1103/PhysRevB.85.085425
  35. C. Melios, C.E. Giusca, V. Panchal, O. Kazakova. 2D Materials, 5 (2), 022001 (2018). DOI: 10.1088/2053-1583/aa9ea9
  36. M.H. Bagheri, R.T. Loibl, J.A. Boscoboinik, S.N. Schiffres. Carbon, 155, 580 (2019). DOI: 10.1016/j.carbon.2019.08.083
  37. M.F. Craciun, S. Russo, M. Yamamoto, S. Tarucha. NanoToday, 6 (1), 42 (2011). DOI: 10.1016/j.nantod.2010.12.001
  38. J. Ma, A. Michaelides, D. Alf\`e, L. Schimka, G. Kresse, E. Wang. Phys. Rev. B, 84 (3), 033402 (2011). DOI: 10.1103/PhysRevB.84.033402
  39. H. Wang, G. Yu. Adv. Mater., 28 (25), 4956 (2016). DOI: 10.1002/adma.201505123
  40. Ch. Melios, A. Centeno, A. Zurutuza, V. Panchal, C.E. Giusca, S. Spencer, S.R.P. Silva, O. Kazakova. Carbon, 103, 273 (2016). DOI: 10.1016/j.carbon.2016.03.018
  41. W.L. Tong, Ye.M. Hung, H. Yu, M.K. Tan, B.Th. Ng, B.Th. Tan, H.A. Wu, A.K. Soh. Adv. Mater. Interf., 5 (13), 1800286 (2018). DOI: 10.1002/admi.201800286
  42. Y. Han, Z. Xu, C. Gao. Adv. Func. Mater., 23 (29), 3693 (2013). DOI: 10.1002/adfm.201202601
  43. M.-F. Li, Y.-G. Liu, G.-M. Zeng, N. Liu, Sh.-Bo Liu. Chemosphere., 226, 360 (2019). DOI: 10.1016/j.chemosphere.2019.03.117
  44. J. Feng, Z. Guo. Nanoscale horiz., 4 (2), 339 (2019). DOI: 10.1039/C8NH00348C
  45. C.J. Shih, M.S. Strano, D. Blankschtein. Nat. Mater., 12 (10), 866 (2013). DOI: 10.1038/nmat3760
  46. F. Taherian, V. Marcon, N.F.A. van der Vegt, F. Leroy. Langmuir, 29 (5), 1457 (2013). DOI: 10.1021/la304645w
  47. K. Xia, M. Jian, W. Zhang, Yi. Zhang. Adv. Mater. Interf., 3 (6), 1500674 (2016). DOI: 10.1002/admi.201500674
  48. A. Kayal, A. Chandra. J. Phys. Chem. C, 123 (10), 6130 (2019). DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b01040
  49. Q. Li, Yi. Xiao, Xi. Shi, Sh. Song. Nanomaterials, 7 (9), 265 (2017). DOI: 10.3390/nano7090265
  50. Yi. Zhang, H.B. de Aguiar, J.T. Hynes, D. Laage. J. Phys. Chem. Lett., 11 (3), 624 (2020). DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b02924
  51. L.B. Dreier, Z. Liu, A. Narita, M.-J. van Zadel, K. Mullen, K.-J. Tielrooij, E.H.G. Backus, M. Bonn. J. Phys. Chem. C, 123 (39), 24031 (2019). DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b05844
  52. V. Andryushchenko, D. Sorokin, M. Morozova, O. Solnyshkina, D. Smovzh. Appl. Surf. Sci., 567, 150843 (2021). DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150843
  53. D.V. Sorokin, D.A. Shatilov, V.A. Andryushchenko, M.S. Makarov, V.S. Naumkin, D.V. Smovzh. Thermophys. Aerom., 29 (6), 899 (2022). DOI: 10.1134/S0869864322060099
  54. W. Xu, Yu. Song, R.X. Xu, Z. Wang. Adv. Mater. Interf., 8 (2), 2000670 (2021). DOI: 10.1002/admi.202000670
  55. M. Lizee, A. Marcotte, B. Coquinot, N. Kavokine, K. Sobnath, C. Barraud, A. Bhardwaj, B. Radha, A. Nigu\`es, L. Bocquet, A. Siria. Phys. Rev. X, 13 (1), 011020 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevX.13.011020
  56. J.T. Wen, C.M. Ho, P.B. Lillehoj. Langmuir, 29 (26), 8440 (2013). DOI: 10.1021/la400224a
  57. J.M. Cameron, H.J. Butler, D.S. Palmer, M.J. Baker. J. Biophotonics, 11 (4), e201700299 (2018). DOI: 10.1002/jbio.201700299
  58. I.A. Kostogrud, E.V. Boyko, D.V. Smovzh. Mater. Chem. Phys., 219, 67 (2018). DOI: 10.1016/j.matchemphys.2018.08.001
  59. V.A. Andryushchenko, D.V. Sorokin, I.A. Betke, S.V. Komlina, S.V. Starinskiy, M.M. Vasiliev, E.A. Maximovskiy, M.N. Khomyakov, D.V. Smovzh. J. Mol. Liqu., 395, 123827 (2024). DOI: 10.1016/j.molliq.2023.123827
  60. S. Herminghaus, M. Brinkmann, R. Seemann. Annu. Rev. Mater. Res., 38 (1), 101 (2008). DOI: 10.1146/annurev.matsci.38.060407.130335
  61. D.N. Staicopolus. J. Colloid Sci., 17 (5), 439 (1962). DOI: 10.1016/0095-8522(62)90055-7
  62. C.A. Schneider, W.S. Rasband, K.W. Eliceiri. Nat. Meth., 9 (7), 671 (2012). DOI: 10.1038/nmeth.2089

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme