Published January 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
The frontiers of functionalized graphene-based nanocomposites as chemical sensors
Creators
- 1. National Defence University of Malaysia
- 2. Technical University of Malaysia Malacca
Description
Abstract Graphene is a single-atom-thick sheet of sp 2 hybridized carbon atoms that are packed in a hexagonal honeycomb crystalline structure. This promising structure has endowed graphene with advantages in electrical, thermal, and mechanical properties such as room-temperature quantum Hall effect, long-range ballistic transport with around 10 times higher electron mobility than in Si and thermal conductivity in the order of 5,000 W/mK, and high electron mobility at room temperature (250,000 cm 2 /V s). Another promising characteristic of graphene is large surface area (2,630 m 2 /g) which has emerged so far with its utilization as novel electronic devices especially for ultrasensitive chemical sensor and reinforcement for the structural component applications. The application of graphene is challenged by concerns of synthesis techniques, and the modifications involved to improve the usability of graphene have attracted extensive attention. Therefore, in this review, the research progress conducted in the previous decades with graphene and its derivatives for chemical detection and the novelty in performance enhancement of the chemical sensor towards the specific gases and their mechanism have been reviewed. The challenges faced by the current graphene-based sensors along with some of the probable solutions and their future improvements are also being included.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الجرافين التجريدي عبارة عن ورقة واحدة بسماكة ذرة من ذرات الكربون المهجنة sp 2 التي يتم تعبئتها في بنية بلورية سداسية الشكل على شكل قرص العسل. وقد منح هذا الهيكل الواعد الجرافين مزايا في الخواص الكهربائية والحرارية والميكانيكية مثل تأثير هول الكمومي في درجة حرارة الغرفة، والنقل الباليستي بعيد المدى بحركة إلكترون أعلى بحوالي 10 أضعاف مما هو عليه في Si والتوصيل الحراري في حدود 5000 واط/مللي كلفن، وحركة إلكترون عالية في درجة حرارة الغرفة (250،000 سم 2 /فولت ثانية). ومن الخصائص الواعدة الأخرى للجرافين مساحة السطح الكبيرة (2،630 م 2 /جم) التي ظهرت حتى الآن مع استخدامها كأجهزة إلكترونية جديدة خاصة للمستشعر الكيميائي فائق الحساسية والتعزيز لتطبيقات المكونات الهيكلية. يواجه تطبيق الجرافين تحديًا بسبب مخاوف تقنيات التوليف، وقد جذبت التعديلات التي ينطوي عليها تحسين قابلية استخدام الجرافين اهتمامًا واسعًا. لذلك، في هذه المراجعة، تمت مراجعة التقدم البحثي الذي تم إجراؤه في العقود السابقة باستخدام الجرافين ومشتقاته للكشف الكيميائي والحداثة في تحسين أداء المستشعر الكيميائي تجاه الغازات المحددة وآليتها. كما يتم تضمين التحديات التي تواجهها أجهزة الاستشعار الحالية القائمة على الجرافين إلى جانب بعض الحلول المحتملة وتحسيناتها المستقبلية.Translated Description (French)
Le graphène abstrait est une feuille d'une épaisseur d'un atome d'atomes de carbone hybridés sp 2 qui sont emballés dans une structure cristalline hexagonale en nid d'abeille. Cette structure prometteuse a conféré au graphène des avantages en termes de propriétés électriques, thermiques et mécaniques telles que l'effet Hall quantique à température ambiante, le transport balistique à longue distance avec une mobilité des électrons environ 10 fois supérieure à celle du Si et une conductivité thermique de l'ordre de 5 000 W/mK, et une grande mobilité des électrons à température ambiante (250 000 cm 2 /V s). Une autre caractéristique prometteuse du graphène est sa grande surface (2 630 m 2 /g) qui a émergé jusqu'à présent avec son utilisation en tant que nouveaux dispositifs électroniques, en particulier pour les capteurs chimiques ultrasensibles et le renforcement pour les applications de composants structurels. L'application du graphène est remise en question par les préoccupations des techniques de synthèse, et les modifications nécessaires pour améliorer la facilité d'utilisation du graphène ont attiré une attention considérable. Par conséquent, dans cette revue, les progrès de la recherche menée au cours des décennies précédentes avec le graphène et ses dérivés pour la détection chimique et la nouveauté dans l'amélioration des performances du capteur chimique vis-à-vis des gaz spécifiques et de leur mécanisme ont été examinés. Les défis auxquels sont confrontés les capteurs actuels à base de graphène ainsi que certaines des solutions probables et leurs améliorations futures sont également inclus.Translated Description (Spanish)
Resumen El grafeno es una lámina de un solo átomo de espesor de átomos de carbono hibridados sp 2 que están empaquetados en una estructura cristalina de panal hexagonal. Esta prometedora estructura ha dotado al grafeno de ventajas en propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas como el efecto Hall cuántico a temperatura ambiente, el transporte balístico de largo alcance con una movilidad de electrones alrededor de 10 veces mayor que en el Si y una conductividad térmica del orden de 5.000 W/mK, y una alta movilidad de electrones a temperatura ambiente (250.000 cm 2 /V s). Otra característica prometedora del grafeno es la gran superficie (2.630 m 2 /g) que ha surgido hasta ahora con su utilización como nuevos dispositivos electrónicos, especialmente para sensores químicos ultrasensibles y refuerzos para aplicaciones de componentes estructurales. La aplicación del grafeno se ve desafiada por las preocupaciones de las técnicas de síntesis, y las modificaciones involucradas para mejorar la usabilidad del grafeno han atraído una gran atención. Por lo tanto, en esta revisión, se han revisado los avances de investigación realizados en las décadas anteriores con el grafeno y sus derivados para la detección química y la novedad en la mejora del rendimiento del sensor químico hacia los gases específicos y su mecanismo. También se incluyen los desafíos a los que se enfrentan los sensores actuales basados en grafeno, junto con algunas de las soluciones probables y sus futuras mejoras.Files
pdf.pdf
Files
(7.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7180827c994d97035a774f79de9412f1
|
7.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- حدود المركبات النانوية الوظيفية القائمة على الجرافين كأجهزة استشعار كيميائية
- Translated title (French)
- Les frontières des nanocomposites fonctionnalisés à base de graphène en tant que capteurs chimiques
- Translated title (Spanish)
- Las fronteras de los nanocompuestos funcionalizados a base de grafeno como sensores químicos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3166777726
- DOI
- 10.1515/ntrev-2021-0030
References
- https://openalex.org/W1098729590
- https://openalex.org/W1269782791
- https://openalex.org/W1767942606
- https://openalex.org/W1781543359
- https://openalex.org/W1899786082
- https://openalex.org/W1928249383
- https://openalex.org/W1932863223
- https://openalex.org/W1956220419
- https://openalex.org/W1967722764
- https://openalex.org/W1971759539
- https://openalex.org/W1972446822
- https://openalex.org/W1973880406
- https://openalex.org/W1976156302
- https://openalex.org/W1977760359
- https://openalex.org/W1978088653
- https://openalex.org/W1978130658
- https://openalex.org/W1978377220
- https://openalex.org/W1980451576
- https://openalex.org/W1980516378
- https://openalex.org/W1981849697
- https://openalex.org/W1982634878
- https://openalex.org/W1982953617
- https://openalex.org/W1986226524
- https://openalex.org/W1987905966
- https://openalex.org/W1988324150
- https://openalex.org/W1988502731
- https://openalex.org/W1988790765
- https://openalex.org/W1991391177
- https://openalex.org/W1995098220
- https://openalex.org/W1997462942
- https://openalex.org/W2001741501
- https://openalex.org/W2003041060
- https://openalex.org/W2003522292
- https://openalex.org/W2006510131
- https://openalex.org/W2006880698
- https://openalex.org/W2007967035
- https://openalex.org/W2008771485
- https://openalex.org/W2011801197
- https://openalex.org/W2012136200
- https://openalex.org/W2017507680
- https://openalex.org/W2017626781
- https://openalex.org/W2018901613
- https://openalex.org/W2019602981
- https://openalex.org/W2019697714
- https://openalex.org/W2023177018
- https://openalex.org/W2023707100
- https://openalex.org/W2027099355
- https://openalex.org/W2027540727
- https://openalex.org/W2030275853
- https://openalex.org/W2031311944
- https://openalex.org/W2032594852
- https://openalex.org/W2037672672
- https://openalex.org/W2041858177
- https://openalex.org/W2043016230
- https://openalex.org/W2044673184
- https://openalex.org/W2045754187
- https://openalex.org/W2048652429
- https://openalex.org/W2049270784
- https://openalex.org/W2053286983
- https://openalex.org/W2055019368
- https://openalex.org/W2056994710
- https://openalex.org/W2057330747
- https://openalex.org/W2057520174
- https://openalex.org/W2058122340
- https://openalex.org/W2058820210
- https://openalex.org/W2059181672
- https://openalex.org/W2061514815
- https://openalex.org/W2062422613
- https://openalex.org/W2064582684
- https://openalex.org/W2073232792
- https://openalex.org/W2075148335
- https://openalex.org/W2077969050
- https://openalex.org/W2078264339
- https://openalex.org/W2083230632
- https://openalex.org/W2084397320
- https://openalex.org/W2084435483
- https://openalex.org/W2084554322
- https://openalex.org/W2088321686
- https://openalex.org/W2088509039
- https://openalex.org/W2089111094
- https://openalex.org/W2094137047
- https://openalex.org/W2095466230
- https://openalex.org/W2104329883
- https://openalex.org/W2108202704
- https://openalex.org/W2108402602
- https://openalex.org/W2112835738
- https://openalex.org/W2118492507
- https://openalex.org/W2119373472
- https://openalex.org/W2125284466
- https://openalex.org/W2125374050
- https://openalex.org/W2127722169
- https://openalex.org/W2128654538
- https://openalex.org/W2129479958
- https://openalex.org/W2134090723
- https://openalex.org/W2146278879
- https://openalex.org/W2148505233
- https://openalex.org/W2149668248
- https://openalex.org/W2151774736
- https://openalex.org/W2152541798
- https://openalex.org/W2154054997
- https://openalex.org/W2159783722
- https://openalex.org/W2163980958
- https://openalex.org/W2164878199
- https://openalex.org/W2165382496
- https://openalex.org/W2167087575
- https://openalex.org/W2169657231
- https://openalex.org/W2170117067
- https://openalex.org/W2170576502
- https://openalex.org/W2171563077
- https://openalex.org/W2172032869
- https://openalex.org/W2186621590
- https://openalex.org/W2192204019
- https://openalex.org/W2201409424
- https://openalex.org/W2207516090
- https://openalex.org/W2208405556
- https://openalex.org/W2210297788
- https://openalex.org/W2251370966
- https://openalex.org/W2274677642
- https://openalex.org/W2278276119
- https://openalex.org/W2285403976
- https://openalex.org/W2294183926
- https://openalex.org/W2302202742
- https://openalex.org/W2317091106
- https://openalex.org/W2323785349
- https://openalex.org/W2329662602
- https://openalex.org/W2333216006
- https://openalex.org/W2335496883
- https://openalex.org/W2336677780
- https://openalex.org/W2339730650
- https://openalex.org/W2345938475
- https://openalex.org/W2411197285
- https://openalex.org/W2498946749
- https://openalex.org/W2501140212
- https://openalex.org/W2508057195
- https://openalex.org/W2511222310
- https://openalex.org/W2516874596
- https://openalex.org/W2549360721
- https://openalex.org/W2564352492
- https://openalex.org/W2572404048
- https://openalex.org/W2584496948
- https://openalex.org/W2585216475
- https://openalex.org/W2591532289
- https://openalex.org/W2599795654
- https://openalex.org/W2603842994
- https://openalex.org/W2610597600
- https://openalex.org/W2614424331
- https://openalex.org/W2712804744
- https://openalex.org/W2724959920
- https://openalex.org/W2734970772
- https://openalex.org/W2750735309
- https://openalex.org/W2753112608
- https://openalex.org/W2766085845
- https://openalex.org/W2767843533
- https://openalex.org/W2770491954
- https://openalex.org/W2777766754
- https://openalex.org/W2781764043
- https://openalex.org/W2787584289
- https://openalex.org/W2790497749
- https://openalex.org/W2790827876
- https://openalex.org/W2793087769
- https://openalex.org/W2793369479
- https://openalex.org/W2793406832
- https://openalex.org/W2793566009
- https://openalex.org/W2793614892
- https://openalex.org/W2804098256
- https://openalex.org/W2804565707
- https://openalex.org/W2809678446
- https://openalex.org/W2809773808
- https://openalex.org/W2814899095
- https://openalex.org/W2854295798
- https://openalex.org/W2895642927
- https://openalex.org/W2898887776
- https://openalex.org/W2899850274
- https://openalex.org/W2908670756
- https://openalex.org/W2911887938
- https://openalex.org/W2916650041
- https://openalex.org/W2920330013
- https://openalex.org/W2921054451
- https://openalex.org/W2941824227
- https://openalex.org/W2945790939
- https://openalex.org/W2946926054
- https://openalex.org/W2951945596
- https://openalex.org/W2959085027
- https://openalex.org/W2960028902
- https://openalex.org/W2964104404
- https://openalex.org/W2968878465
- https://openalex.org/W2972014194
- https://openalex.org/W2975033621
- https://openalex.org/W2980832393
- https://openalex.org/W2986240473
- https://openalex.org/W2986744915
- https://openalex.org/W2989079883
- https://openalex.org/W2990240148
- https://openalex.org/W2990598262
- https://openalex.org/W2993662738
- https://openalex.org/W2995345816
- https://openalex.org/W3000400641
- https://openalex.org/W3003306508
- https://openalex.org/W3003668213
- https://openalex.org/W3007770391
- https://openalex.org/W3008019330
- https://openalex.org/W3009538248
- https://openalex.org/W3010585388
- https://openalex.org/W3011978351
- https://openalex.org/W3024685267
- https://openalex.org/W3047000312
- https://openalex.org/W3082678877
- https://openalex.org/W3102635930
- https://openalex.org/W3112646351
- https://openalex.org/W3130116706
- https://openalex.org/W3130261683
- https://openalex.org/W3138023392
- https://openalex.org/W3150678102
- https://openalex.org/W3152478894
- https://openalex.org/W398307618
- https://openalex.org/W4235050531