Low-frequency flicker noise in stochastic ionic transport across atomically thin graphene nanopores

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作者
Ruiyang Song,Haiou Zeng,Shengping Zhang,Ying Wang,Xiao Han,Xiaobo Chen,Luda Wang
出处
期刊:Cell reports physical science [Elsevier BV]
卷期号:4 (1): 101210-101210 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.xcrp.2022.101210
摘要

Atomically thin 2D nanopores have emerged as promising platforms from nanofluidics research to practical applications. Low-frequency flicker noise in 2D nanopores limits detection accuracy and performance of nanopore sensors. However, the physical mechanisms of low-frequency noise are still under debate and achieving its control in 2D nanopores remains challenging. Here, we report multivalent-cations-modulated low-frequency noise in graphene nanopores and demonstrate that low-frequency noise originates from surface charge fluctuations induced by reversible adsorption-desorption of ions. Unexpectedly, its amplitude can be greatly controlled up to about 3 orders of magnitude by a trace of multivalent cations (at least 0.1% of concentration in mixture solutions). Moreover, low-frequency noise can be suppressed by 2 orders of magnitude via adding organic solvents with a high dielectric constant based on suppressing interactions between surface charge and ions. Our findings will facilitate understanding of low-frequency noise in nanofluidics and design of related applications including ultrasensitive nanofluidic devices.

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