Published October 31, 2023
| Version v1
Publication
Open
Gate-controlled suppression of light-driven proton transport through graphene electrodes
Creators
- 1. University of Manchester
- 2. Henry Royce Institute
- 3. National University of Defense Technology
- 4. Universidade Federal do Ceará
- 5. University of Antwerp
- 6. Khalifa University of Science and Technology
Description
Recent experiments demonstrated that proton transport through graphene electrodes can be accelerated by over an order of magnitude with low intensity illumination. Here we show that this photo-effect can be suppressed for a tuneable fraction of the infra-red spectrum by applying a voltage bias. Using photocurrent measurements and Raman spectroscopy, we show that such fraction can be selected by tuning the Fermi energy of electrons in graphene with a bias, a phenomenon controlled by Pauli blocking of photo-excited electrons. These findings demonstrate a dependence between graphene's electronic and proton transport properties and provide fundamental insights into molecularly thin electrode-electrolyte interfaces and their interaction with light.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أظهرت التجارب الحديثة أنه يمكن تسريع انتقال البروتون عبر أقطاب الجرافين بأكثر من حجم مع إضاءة منخفضة الكثافة. هنا نظهر أنه يمكن قمع هذا التأثير الضوئي لجزء قابل للضبط من طيف الأشعة تحت الحمراء من خلال تطبيق تحيز الجهد. باستخدام القياسات الضوئية ومطيافية رامان، نوضح أنه يمكن اختيار هذا الكسر عن طريق ضبط طاقة فيرمي للإلكترونات في الجرافين مع التحيز، وهي ظاهرة يتحكم فيها باولي الذي يحجب الإلكترونات المستثارة ضوئيًا. تُظهر هذه النتائج الاعتماد بين خصائص نقل الجرافين الإلكترونية والبروتونية وتوفر رؤى أساسية حول واجهات الإلكترود والكهارل الرقيقة جزيئيًا وتفاعلها مع الضوء.Translated Description (French)
Des expériences récentes ont démontré que le transport des protons à travers les électrodes de graphène peut être accéléré de plus d'un ordre de grandeur avec un éclairage de faible intensité. Nous montrons ici que ce photo-effet peut être supprimé pour une fraction accordable du spectre infrarouge en appliquant une polarisation de tension. En utilisant des mesures de photocourant et la spectroscopie Raman, nous montrons que cette fraction peut être sélectionnée en accordant l'énergie de Fermi des électrons dans le graphène avec un biais, un phénomène contrôlé par le blocage de Pauli des électrons photo-excités. Ces résultats démontrent une dépendance entre les propriétés de transport électronique et protonique du graphène et fournissent des informations fondamentales sur les interfaces électrode-électrolyte moléculairement minces et leur interaction avec la lumière.Translated Description (Spanish)
Experimentos recientes demostraron que el transporte de protones a través de electrodos de grafeno puede acelerarse en más de un orden de magnitud con iluminación de baja intensidad. Aquí mostramos que este fotoefecto se puede suprimir para una fracción sintonizable del espectro infrarrojo aplicando una polarización de voltaje. Usando mediciones de fotocorriente y espectroscopía Raman, mostramos que dicha fracción se puede seleccionar ajustando la energía de Fermi de los electrones en el grafeno con un sesgo, un fenómeno controlado por el bloqueo de Pauli de los electrones fotoexcitados. Estos hallazgos demuestran una dependencia entre las propiedades electrónicas y de transporte de protones del grafeno y proporcionan información fundamental sobre las interfaces electrodo-electrolito molecularmente delgadas y su interacción con la luz.Files
s41467-023-42617-4.pdf.pdf
Files
(1.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:91f0cd1613e222345e71d12b405b2bef
|
1.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- قمع يتم التحكم فيه بواسطة البوابة لنقل البروتون المدفوع بالضوء عبر أقطاب الجرافين
- Translated title (French)
- Suppression contrôlée par la grille du transport de protons induit par la lumière à travers les électrodes de graphène
- Translated title (Spanish)
- Supresión controlada por compuerta del transporte de protones impulsado por la luz a través de electrodos de grafeno
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4388044842
- DOI
- 10.1038/s41467-023-42617-4
References
- https://openalex.org/W186725924
- https://openalex.org/W1966159051
- https://openalex.org/W1966445240
- https://openalex.org/W1968332835
- https://openalex.org/W2037504047
- https://openalex.org/W2043726318
- https://openalex.org/W2058122340
- https://openalex.org/W2069562046
- https://openalex.org/W2083306850
- https://openalex.org/W2083893864
- https://openalex.org/W2094523515
- https://openalex.org/W2110835769
- https://openalex.org/W2114351820
- https://openalex.org/W2116466382
- https://openalex.org/W2119767565
- https://openalex.org/W2127883090
- https://openalex.org/W2133355059
- https://openalex.org/W2133980286
- https://openalex.org/W2170068899
- https://openalex.org/W2174369118
- https://openalex.org/W2474715567
- https://openalex.org/W2570980576
- https://openalex.org/W2969467868
- https://openalex.org/W3011577943
- https://openalex.org/W3100025636
- https://openalex.org/W3101121652
- https://openalex.org/W3114649133
- https://openalex.org/W3162239196
- https://openalex.org/W3206648468
- https://openalex.org/W4206900359
- https://openalex.org/W4238087694
- https://openalex.org/W4288423443
- https://openalex.org/W4298616245
- https://openalex.org/W4310460298
- https://openalex.org/W4315784189
- https://openalex.org/W4324350322
- https://openalex.org/W4375959271
- https://openalex.org/W4378070378
- https://openalex.org/W4381612354
- https://openalex.org/W4386091017