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  5. Sensing Molecules with Metal–Organic Framework Functionalized Graphene Transistors
 
  • Details
2021
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Sensing Molecules with Metal–Organic Framework Functionalized Graphene Transistors

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TUDa URI
tuda/8448
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-210047
DOI
10.26083/tuprints-00021004
Autor:innen
Kumar, Sandeep ORCID 0000-0003-0991-9438
Pramudya, Yohanes
Müller, Kai
Chandresh, Abhinav
Dehm, Simone
Heidrich, Shahriar
Fediai, Artem
Parmar, Devang
Perera, Delwin ORCID 0000-0003-2022-8144
Rommel, Manuel
Heinke, Lars
Wenzel, Wolfgang
Wöll, Christof
Krupke, Ralph ORCID 0000-0001-8427-8592
Kurzbeschreibung (Abstract)

Graphene is inherently sensitive to vicinal dielectrics and local charge distributions, a property that can be probed by the position of the Dirac point in graphene field‐effect transistors. Exploiting this as a useful sensing principle requires selectivity; however, graphene itself exhibits no molecule‐specific interaction. Complementarily, metal–organic frameworks can be tailored to selective adsorption of specific molecular species. Here, a selective ethanol sensor is demonstrated by growing a surface‐mounted metal–organic framework (SURMOF) directly onto graphene field‐effect transistors (GFETs). Unprecedented shifts of the Dirac point, as large as 15 V, are observed when the SURMOF/GFET is exposed to ethanol, while a vanishingly small response is observed for isopropanol, methanol, and other constituents of the air, including water. The synthesis and conditioning of the hybrid materials sensor with its functional characteristics are described and a model is proposed to explain the origin, magnitude, and direction of the Dirac point voltage shift. Tailoring multiple SURMOFs to adsorb specific gases on an array of such devices thus generates a versatile, selective, and highly sensitive platform for sensing applications.

Freie Schlagworte

alcohol

graphene

metal–organic framewo...

sensing

transistors

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Materialmodellierung
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Molekulare Nanostrukturen
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Advanced Materials
Jahrgang der Zeitschrift
33
Heftnummer der Zeitschrift
43
ISSN
1521-4095
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2021
Verlags-DOI
10.1002/adma.202103316
PPN
515639117
Artikel-ID
2103316

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