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石墨烯成像技术的突破意味着您可能很快就会拥有智能隐形眼镜或其他超薄设备,并且内置摄像头还可以为您提供红外“heat vision.”通过将两层石墨烯夹在一起,密歇根大学的工程师创造了一种超宽带的超宽带石墨烯成像传感器(它可以捕获从可见光一直到中红外的所有物体)—但更重要的是,与其他可以看到远红外光谱的设备不同,它在室温下运行良好。

您可能已经知道,石墨烯具有一些相当神奇的特性—包括,如运气好的话,’被光子(光能)撞击。基本上,当石墨烯被光子撞击时,电子会吸收该能量并变为 热载体 —可以测量,处理并变成图像的效果。但是,问题在于石墨烯非常薄(仅一个原子厚)且透明—因此它仅吸收约2.3%的光线。几乎没有什么亮光’足够的热载流子电子被可靠地检测到。 (是的,这是罕见的情况,透明和超薄实际上是一件坏事。)

钟朝晖和密歇根大学的朋友们已经为这个问题设计了解决方案。他们仍然使用单层石墨烯作为主要光电探测器—但随后他们在其下方放置了绝缘电介质,然后在其下方放置了另一层石墨烯。当光照射到顶层时,热载流子穿过电介质隧穿到另一侧,从而形成电荷积聚和电导率的强烈变化。实际上,他们创建了一个光电晶体管,该光电晶体管将顶层(栅极)吸收的少量吸收光子放大为底层的较大变化’电导(通道)。用数字表示,原始石墨烯通常每瓦光能(mA / W)产生几毫安的功率—但是,密歇根州的光电晶体管的A / W约为1 A / W,或高出约100倍。这与商用数码相机中的CMOS硅成像传感器具有相同的灵敏度。

石墨烯Zhong和co。创建的原型设备。已经“比指甲小”并且可以轻松按比例缩小。到目前为止,最令人兴奋的方面是超宽带灵敏度—智能手机中的硅传感器只能记录可见光,而石墨烯对波长范围更广的波长敏感,从底部的紫外线一直到顶部的远红外线。在这种情况下,密歇根州的光电晶体管对可见光和高达中红外敏感— but it’将来的设备完全有可能同时覆盖UV和远红外。有一些可以在紫外线和红外线范围内看到的成像技术,但是它们通常需要笨重的低温冷却设备。另一方面,石墨烯光电晶体管非常灵敏,可以在室温下工作。 [研究论文: doi:10.1038 / nnano.2014.31 – “室温下具有超宽带和高响应度的石墨烯光电探测器”]

现在,我认为我们都可以同意 捕获紫外线 而且IR真是太棒了—但是因为这是超薄轻巧的石墨烯,所以我们’再说一遍,潜在的,未来的应用程序更加令人兴奋。对我来说,最令人兴奋的可能性是将石墨烯成像技术融入 智能隐形眼镜。刚开始时,您可能只是使用这些数据拍摄了很棒的环境照片,或者通过 隐形眼镜内置的显示器。不过,将来 仿生眼睛和视网膜植入物改善,我们可能会使用这种石墨烯成像技术将UV和IR视觉直接连接到我们的大脑中。

想象一下,如果您可以仰望天空,而不是看到正常的几颗星星,您会看到:

美国宇航局所见的银河系'斯皮策红外望远镜

美国宇航局所见的银河系’斯皮策红外望远镜

那’d be pretty sweet.