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盘点石墨烯的十二种靠谱应用 LED灯泡列在其中

2015-12-10 00:11
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  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。

  石墨烯可实现高敏感度的振动光谱与检测折射率Source:EPFL

  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。

  应用七:3D成像更精确

  劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)的研究人员使用单层石墨烯作为一个清晰类透镜盖(Lens-likeCap)—称为石墨烯电池液(GLC)—为单个胶状纳米粒子的原子创造新的成像系统。

  这个过程将大大简化反复试验原子级(Atomic-scale)工程学的设计和重新设计过程。

  大多数电子产业使用的纳米粒子都存在于流体溶液中,且也被允许可处于干燥状态。常用的透射电子显微镜(TEM)可在纳米粒子干燥后为其成像,但是干燥的流体往往会扭曲纳米粒子的结构,而校正结构的过程通常相当复杂,一个设计完成在之前,须经过反复多次的试验。

  OK,石墨烯可作为敏感纳米粒子的保护层。

  Ercius的团队第一次使用的新技术,他们称之为“SINGLE”—由石墨烯电池液电子显微镜鉴定的纳米粒子结构—可在计算机中显示3D模型,目的在于设计可以组合在一起的“积木”,以形成更大的特定电子和物理特性架构,满足现今许多产业需求。

  图:SINGLE使用TEM为在GLC中自由旋转的铂纳米粒子成像,以确定个别的胶体纳米颗粒3D结构。

  在LBNL,Ercius的下一步将使用更快的每秒400帧的摄影镜头,以更精确的构造出TR3D模型,精准度可超越他们现在拥有的2纳米精准度设备。

  应用八:超导体

  加拿大英属哥伦比亚大学(UBC)的研究人员,透过掺杂锂后再使其冷却至5.9度绝对温度(Kelvin)。

  但这还只是个开始,因为UBC教授AndreaDamascelli希望使用与先前相同的方法,加上他自已的一点秘密配方,从而让掺杂的石墨烯达到更高的临界温度(Tc;即变成超导体)。

  图:锂(黄色)在原始石墨烯(black)晶格中掺杂的原子结构。Source:UBC

  Damasdcelli已经在石墨烯原子单层中试验过各种掺杂物了,他并测量这种可吸附的原子是否在表面上扩散,以及附着于石墨烯晶格中。

  下一步,Damasdcelli的研究小组以及在全球的其他同事们将共同为掺杂的石墨烯材料调整参数,希望最终能在正常的大气压力与室温下实现超导体,或至少是在可轻松实现商用产品的温度条件下,例如液态氮的温度——77度绝对温度,可望较易于在设备中进行维护。

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