石墨烯的电化学性能，即使其在生物传感器、光伏和电化学电池等应用中具有高度需求和用途的性能，在很大程度上取决于其化学结构和电子性能。
这些因素也会影响氧化还原过程的动力学，最近的数据表明，当存在空位和杂质等结构缺陷时，石墨烯表面非均相电子转移的动力学研究可能会加速转移速率，从而加强了对其动力学的研究。
研究石墨烯的杂质
这些新数据来自莫斯科物理与技术研究所、Skoltech和俄罗斯科学院联合高温研究所的科学家们的研究。
科学家们声称，他们的实验计算报告显示，石墨烯中的缺陷有可能大幅提高电荷转移速率。
这些计算是缺陷石墨烯外球非绝热电子转移动力学更广泛研究的一部分，发表在五月的《电化学学报》上。
此外，研究小组说，通过改变缺陷的类型，有可能选择性地催化电子转移到溶液中的某一类试剂上。这可能有助于创造更有效的电化学传感器和电催化剂。
关于电子转移动力学的见解
该研究提出了当用各种缺陷时电子转移动力学的理论研究：单一和双缺损，石威尔士缺陷，氮杂质和环氧树脂和羟基。所有这些缺陷都会显着影响转移率，最值得注意的是，预测转移率的单个空位是相对于无缺陷石墨烯的数量级增长。“
根据研究人员，这种增加应该仅针对氧化还原过程观察到标准电位为0.2伏的0.3伏。
他们的计算还表明，由于石墨烯片的量子电容低，电子转移动力学可以通过改变双分子层的电容来控制。
描绘石墨烯的图形。图片记入Daria Sokol /莫斯科物理与技术研究所
“有用”的电化学传感器应用
“在我们的计算中，我们试图建立异质电子转移动力学与由缺陷引起的石墨烯的电子性质的变化之间的关系。MIPT高温过程物理学系副教授Sergey Kislenko说。
然而，研究小组却发现，在原本完美的石墨烯薄片中引入缺陷，可以增加接近费米能级的电子态密度，并加速电子转移。“此外，根据缺陷的种类，它会以不同的方式影响不同能量区域的电子态密度。”他补充说。
该团队相信，他们的发现以及缺陷对石墨烯的影响可能对电化学传感器应用有用，这取决于缺陷的种类。
