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技術丨石墨烯+硼,開啟氣體傳感器新紀元
更新時間:2015-12-28 瀏覽數:
一個國際聯合研究小組宣布,通過在石墨烯中加入硼原子的方式,他們開發出一種靈敏度極高的氣體傳感器。該裝置能“嗅”出空氣中濃度極低的有害氣體,在人們還未察覺時發出警報。該研究還有助于改善鋰離子電池和場效應晶體管的性能。
  
用石墨烯制成的氣體傳感器已具有很高靈敏度,但科學家們并不想止步于此,希望通過在石墨烯中摻入其他元素的方式讓其性能得到進一步提升。
  
美國賓夕法尼亞州立大學物理學、化學和材料學教授莫里西歐·特倫斯經過不斷更換摻入元素,成功合成了1厘米見方的高品質摻硼石墨烯片。為防止硼化合物暴露在空氣后快速分解,他們研制中用到了類似起泡器的化學氣相沉積系統。
  
核心部件制成后,被送往本田研究院的美國公司進行組裝。2010年諾貝爾物理學獎獲得者、英國曼徹斯特大學科學家康斯坦丁·諾沃肖洛夫的實驗室負責研究傳感器的傳輸機制。此外,比利時、日本和中國的科學家也促成了這項研究。
  
測試顯示,新的氣體傳感器能夠探測到濃度極低的有害氣體分子,如空氣中含量為十億分之一的氮氧化合物和百萬分之一的氨氣,靈敏度比單純用石墨烯制成的氣體傳感器要分別高出27倍和1000倍。
  
負責此項研究的本田研究所首席科學家阿維迪克·哈瑞泰元認為,新方法開辟了一條制造超高靈敏度氣體傳感器的新途徑。該技術未來極有可能突破1000的五次方分之一檢出限,在靈敏度上,比目前最先進的氣體傳感器高6個數量級。
  
未來這種傳感器有望在科學實驗和工業中獲得廣泛的應用,無論是有毒有害氣體、超標排放的汽車尾氣,還是大氣污染中的氮氧化合物都會在它面前一一顯出原形。研究人員稱,除檢測有毒和易燃氣體外,這種摻硼的石墨烯理論上還能幫助改建鋰離子電池和場效應晶體管。

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