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石墨烯或改变可穿戴设备格局

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-05-28  来源:中国碳谷网  作者:中国碳谷网  浏览次数:2914
核心提示:美国科学家日前用石墨烯开发出一种只有指甲盖大小的红外线图像传感器,首次实现了在室温下对全红外光谱的观测。业内人士表示,如果能够将这种探测器集成到隐形眼镜或其他可穿戴电子设备中,将有望为人们提供一种前所未有的、与环境进行交互的新方式,届时极有可能改变目前的可穿戴设备格局。

  近来,老题材石墨烯不断焕发“新生命”,作为21世纪最具应用前景的新材料之一,石墨烯的每项技术发明都给该题材注入了新的生命力。据中国碳谷网讯报道,美国科学家日前用石墨烯开发出一种只有指甲盖大小的红外线图像传感器,首次实现了在室温下对全红外光谱的观测。业内人士表示,如果能够将这种探测器集成到隐形眼镜或其他可穿戴电子设备中,将有望为人们提供一种前所未有的、与环境进行交互的新方式,届时极有可能改变目前的可穿戴设备格局。

  可穿戴设备正迎接石墨烯

  据相关媒体报道,美国科学家日前用石墨烯开发出一种只有指甲盖大小的红外线图像传感器。不同于目前常见的中红外和远红外图像传感器,新技术无需笨重的冷却装置就能运行,首次实现了在室温下对全红外光谱的观测。不仅如此,由于体积小、重量轻,它甚至能够集成到隐形眼镜或手机中,未来还有望在军事、安保、医学等多个领域获得应用。上述发明的相关论文在线发表在《自然·纳米技术》杂志网站上。

  据介绍,红外线的波长在760纳米至1毫米之间,是一种波长比红光长的非可见光,分为近红外线、中红外线和远红外线三种。普通摄像机只需一个芯片就能拍摄到可见光,而红外成像技术则需要同时看到近红外、中红外和远红外各种不同频谱的图像。更具挑战性的是,中红外和远红外传感器通常必须在极低的温度才能工作。

  这项由密歇根大学电气工程和计算机学助理教授钟朝晖(音译)和同校的特德·诺里斯教授负责的研究将石墨烯作为原材料。众所周知,石墨烯是一种由碳原子构成的单层结构,能够探测到整个光谱的红外线、可见光和紫外线。但由于石墨烯对光线的吸收能力较差(2.3%),不足以产生足够的电信号,因而此前相关的研究一直止步不前。钟朝晖教授表示,上一代石墨烯红外线传感器所面临的最大问题就是灵敏度太差,无法满足商用设备的需要。

  为了克服这一障碍,钟朝晖和他的团队对石墨烯产生电信号的过程进行了改进。据物理学家组织网报道,他们在两个石墨烯薄片之间设置了一个绝缘隔离层,底层有电流通过。当光线照射到顶层石墨烯的时候,装置会释放电子,产生带正电的空穴。而后在量子机制的作用下,电子穿过中间的绝缘层,到达底部的石墨烯层。此时留在上层石墨烯上的带正电空穴会产生电场,并对下层石墨烯的电流产生影响。而通过测量电流的变化,就能推断出照射在上层石墨烯上的光的亮度。

  上述研究人员称,新方法让中红外和远红外传感器的灵敏度达到了一个新的高度,完全能够媲美需要冷却装置才能运行的传统红外线传感器,而且该设备只有一个指甲盖大小,很容易实现集成。如果能够将这种探测器集成到隐形眼镜或其他可穿戴电子设备当中,将有望为人们提供一种前所未有的、与环境进行交互的新方式。同时,该技术也为红外线技术在军事、安保、医学等多个领域中的应用开辟了新的想象空间。

 
关键词: 石墨烯
 
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