应用四:更强夜视能力的视觉传感器
现在夜视很多用红外线系统,但是这种设备体积大是个硬伤啊。
于是,研究人员将基于石墨烯的光热电探测器(photothermoelectricdetector)整合在微机械氮化硅薄膜(micrmachinedsiliconnitridemembrane)上。
叮咚,数据来了:7~9V/W的响应在10.6微米(micron)波长以及23ms时间常数下达成;氮化硅薄膜带来的温度隔离以及宽带红外线吸收,能实现300~500K的黑体目标(blackbodytarget)探测与成像。
此外,石墨烯的高载体迁移率(carriermobility)可用以抵抗噪声,因此免除了冷却技术的需求,并足以在不需低温冷却的前提下侦测来自人体的热辐射。
应用五:芯片上光通讯
“我们已开发出世界上最薄的灯泡!”纽约哥伦比亚大学工程学院教授JamesHone说,这种新型的“宽带”光发射器可以整合到芯片上,可为实现薄如原子、可挠曲及透明的显示器铺路,还能做到基于石墨烯的芯片上(On-chip)光通讯。
今年稍早,曼彻斯特大学(ManchesterUniversity)已发布以石墨烯为基础开发的灯泡,该灯泡是将基于长丝形的发光二极管(LED)涂覆在石墨烯上,而该大学也声称,此可调灯光的LED灯泡可减少10%的耗电量。
芯片上可见光的关键是开发完全整合“光子(Photonic)”电路,该电路用于灯泡时,可如同现阶段在半导体整合电路的电流。直到现在,研究人员尚未将白炽灯泡放在芯片上,这是因为点燃灯泡所需的温度,微型金属导线无法承受。
石墨烯能达到的温度超过摄氏2,500度,不需要额外放大就可灼伤肉眼。研究人员也发现石墨烯在较高温度下,会变成较差的热导体,这意味着热量会在芯片的中心被限制为一个“热点”。一名研究人员指出,悬浮的石墨烯可被加热到太阳一半的温度,且可靠度比固定在固体基板上的石墨烯高1,000倍。
应用六:侦测气体、检测DNA与蛋白质
由瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)与西班牙光子科学院共同组成的一支研究团队,最近利用石墨烯改善了分子检测的红外线吸收光谱。
传统上,这种方法主要利用光激发分子,依据各自性质产生不同的振动,同时创造出一种能以反射光读取的独特标识。
但这种方法并不适用于纳米级分子,因为纳米分子通常比用于检测分子的6微米红外光子波长明显更小。然而,研究人员们发现,石墨烯能够聚光于特定焦点上,从而准确地“听”到纳米级分子的振动。
根据EPFL,“当光线到达时,石墨烯纳米结构中的电子开始振荡。这种现象被称为‘局部表面等离子共振’,从而将光线集中于微小的焦点,其大小约相当于目标分子的尺寸,因而能够用于检测纳米结构。”
针对这种传感器的潜在应用范围从侦测气体外泄、检测有毒与易爆气体、测量并检测DNA与蛋白质以及水中污染物。
另外,石墨烯拥有较大的比表面积,使其具备了制作高灵敏度传感器的条件,一旦气体被吸附于石墨烯表面,其表面电阻就会出现变化,然后结合电传感检测器,就可以让石墨烯成为一种优异的气体传感器。