检测石墨上吸附的单个气体分子

任何探测方法的最终理想是实现如此高的灵敏度，以至于可以分辨单个量子。化学传感器的情况下，量子是一个原子或分子。此前，包括声称具有卓越灵敏度的固态气体传感器在内的任何检测技术，都远未达到这种分辨率。限制此类传感器分辨率的根本原因是由于热运动导致的电荷和缺陷的波动，引起的固有噪声远远超过单个分子所寻求的信号，通常高出多个数量级。我们展示了由石墨制成的微米尺寸传感器能够在气体分子附着或从石墨表面脱离时检测到单个事件。吸附的分子会导致石墨局部载流子浓度逐个电子变化，从而导致电阻出现阶梯式变化。实现这种灵敏度是由于石墨是一种电子上极低噪声的材料，这使其不仅适合作为化学探测器，而且适用于需要局部探针的其他应用，这些应用对外部电荷、磁场或机械应变都高度敏感。