《解析:新型石墨烯用于研究空气的石墨烯的反应技术》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: chenfang
  • 发布时间:2016-03-21
  • 多项研究显示,气体检测在许多领域都是非常重要的,包括环境保护、医疗诊断和国防建设等领域。石墨烯是一种由两维碳原子组成的“神奇材料”,其潜在的气体传感应用备受关注。当石墨烯表面裸露于某些化学物质,这些化学物质可以从石墨烯中捐赠或收回电子,导致电阻率的变化。石墨烯是十分敏感的过程,仅仅是一个单分子的二氧化氮就会引起可测量的变化。基于石墨烯的气体传感器将使用这些电气变化来检测目标化学。然而,这并不是那么简单。气体传感器需要暴露在环境中,以检测目标物种,但石墨烯是敏感的各种化学物质,其电阻率的变化受到环境空气中的影响。这使得很难区分的变化所造成的目标气体和自然环境造成的。

相关报告
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    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2020-08-05
    • 当石墨烯第一次被合成时,很多研究都在研究它如何应用于电子领域,比如FETs和存储器。然而,在声学设备中使用石墨烯的研究很少。 这主要是因为石墨烯体积大,很难通过石墨烯发出低频声音。 然而,2011年,位于中国北京的清华信息科学与技术国家实验室(TNList)的任天玲团队研制出了世界上第一个石墨烯声源器件。这是声学设备首次使用石墨烯。 该设备能够在100 Hz到50 kHz的宽频率范围内产生声音。 声学设备和热声学 将石墨烯用于声学设备的一种方法是使用热声学。热声学建立在一个世纪前的理论基础上,即材料在迅速加热和冷却时会产生声音。 当使用交流电(AC)将这一原理应用于石墨烯时,它会将热量变化传递到周围的空气中。空气会膨胀和收缩,从而产生声波。这是与大多数声学设备相比,使用振动材料内部的声学盒。 2016年,韩国科学技术高级研究院(KAIST)的研究人员利用热声学技术,专门为移动音频市场设计了一款新的扬声器。韩科院利用石墨烯制造了一种不需要音箱就能发声的扬声器。韩科院的研究人员在一个相对简单的过程中使用了石墨烯,使他们获得了长期以来难以捉摸的热声扬声器。 热声扬声器的制造 虽然石墨烯曾被证明可以实现热声学(碳纳米管甚至被用于制造热声学扬声器),但令这位研究人员在KAIST工作的特殊之处在于,石墨烯基扬声器的制作非常容易。研究人员称,这种简单的两步法将很容易实现商业应用。 研究人员认为,制造过程的简单性可能会导致这种扬声器在移动设备和其他应用中得到大规模生产。虽然像石墨烯热声扬声器这样的设备,首先想到的应用是移动设备,但其他用途也在考虑之中。 由于石墨烯几乎是透明的,研究人员认为这项技术不仅可以用于传输声音,还可以用于传输图像。在医学应用方面,该技术可以用于超声成像。英国埃克塞特大学的研究人员认为,基于石墨烯的强度和灵活性,使用石墨烯芯片的超声设备可以通过与患者接触获得更好的成像效果。 埃克塞特研究小组还希望,由于石墨烯声学设备的低生产成本,有一天可以用于实时病人监测应用,如智能绷带。
  • 《石墨烯隧道结:超过断点》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2018-09-20
    • 分子电子学是一个新兴的研究领域,其目标是将单个分子整合为电子器件中的活性元素。获得分子连接处电荷传输特性的完整图像是实现纳米级功能的第一步。来自代尔夫特理工大学的研究人员现在已经研究了一种新型系统——石墨烯机械断裂结中的电荷传输,这是首次允许直接实验观察双层石墨烯中量子干涉效应作为纳米位移函数的实验。这个新平台可能被用于生物分子的电子指纹,从DNA到蛋白质,这反过来可以对疾病的诊断和治疗有重要的意义。这项研究部分由石墨烯旗舰项目资助。 将两个电极分开的纳米片被设想为下一代传感技术的基础。目的是利用量子电子隧穿作为传感原理,直接探测捕获在纳米ogap中的目标分子的电子结构。石墨烯是六边形晶格中碳原子的单层,它结合了电子传感器材料的许多要求:高导电性、原子厚度、柔韧性、空气和液体中的化学惰性、机械强度,以及与标准平版印刷技术的兼容性。 在代尔夫特的卡夫里纳米科学研究所,一个研究小组正在开发基于石墨烯的机械控制断裂连接(MCBJs),它允许在亚纳米尺度上形成大小可调的隧道缺口,也就是说,大小可以根据生物分子的大小进行调整。 思想的差距 MCBJ实验在概念上非常简单。该装置由柔性金属基板支撑的石墨烯蝴蝶结结构组成。基体逐渐弯曲,导致石墨烯拉伸。石墨烯桥最终断裂,形成纳米级的缺口。重要的是,在1000次开闭循环中,结电导可以逆变交换近6个数量级;也就是说,它就像一个电子开关,可以机械地开关。令人印象深刻的机械稳定性允许收集统计上重要的数据,捕获不同时间和不同环境(例如,不同的分子方向,在空气,真空,液体)下节点的各种行为。 在与西班牙奥维耶多大学Jaime Ferrer教授领导的理论小组的合作中,研究人员还证实了在室温下空气中测量时电子波的干扰。这一发现对于基础物理学和石墨烯作为机电开关或生物传感平台的未来应用都是重要的一步。 电子指纹 石墨烯MCBJ是一种独特的装置,一方面是研究室温下量子输运的模型系统,另一方面是探测高分辨率生物分子的强大传感工具。研究人员目前正在探索该平台在生物分子(包括氨基酸和短肽)的电子指纹识别方面的潜力:其目的是根据分子的电子结构来区分具有轻微化学差异的分子,当分子被困在纳米板中时,分子就可以“读”出来。这将为“基于隧道的”石墨烯生物传感提供第一步,石墨烯是代尔夫特理工大学量子和生物科学系令人信服的设想。 ——文章发布于2018年9月18日