據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，中國(guó)計(jì)量大學(xué)的科學(xué)家利用石墨烯的等離子體可檢測(cè)不同波長(zhǎng)的特性設(shè)計(jì)出一款紅外傳感器（詳見(jiàn)光學(xué)期刊Opt. Mater. Express，doi：10.1364/OME.9.000035）。這款小型可調(diào)傳感器有朝一日將用于檢測(cè)病原體、微量氣體或其他物質(zhì)。

探索石墨烯和等離子體子

許多利用納米級(jí)傳感器設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)探索到了表面等離子體激元（SPP，由光激發(fā)的電磁表面波）的可能性。感測(cè)介質(zhì)的折射率發(fā)生微小變化，表面等離子體共振會(huì)發(fā)生明顯的偏移。

SPP實(shí)驗(yàn)通常使用貴金屬作為等離子體表面，但是這些材料只對(duì)可見(jiàn)光發(fā)生響應(yīng)。以前采用圖形化超材料設(shè)計(jì)的傳感器只能在固定的時(shí)間測(cè)量特定的頻率。

位于杭州的中國(guó)計(jì)量大學(xué)的研究小組將思路轉(zhuǎn)向了石墨烯。因?yàn)槭┡c紅外光相互作用良好，研究小組還提出了在氟化鈣介電襯底上采用石墨烯作為等離子體材料的設(shè)計(jì)。利用計(jì)算機(jī)模擬，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)如果石墨烯形成半徑為40nm的圓盤(pán)，其中每個(gè)圓盤(pán)的晶體結(jié)構(gòu)中都包含一個(gè)小的偏心圓形缺陷，將會(huì)發(fā)生什么？石墨烯圓盤(pán)頂部的離子凝膠層會(huì)向裝置提供偏置電壓。

一款由納米級(jí)石墨烯圓盤(pán)陣列構(gòu)成的新型傳感器，每個(gè)圓盤(pán)有一個(gè)偏心孔，能夠同時(shí)檢測(cè)兩種物質(zhì)（紅球）。這些圓盤(pán)位于離子凝膠（圖中綠色部分）和氟化鈣（圖中深粉色部分）之間，用于向傳感器施加電壓并幫助產(chǎn)生SPP。

缺陷引入方式

缺陷的存在激發(fā)了一種被稱(chēng)為等離子體雜交的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象往往在中紅外光譜中產(chǎn)生雙波段共振峰。在X-Y平面移動(dòng)圓盤(pán)內(nèi)缺陷的位置并測(cè)量由此產(chǎn)生的透射光譜變化，表明該陣列是偏振敏感的?？茖W(xué)家可以通過(guò)調(diào)整外加電壓來(lái)改變傳感器的靈敏度，從而檢測(cè)不同物質(zhì)。

將傳感器置于目標(biāo)物質(zhì)附近，傳感器的折射率會(huì)發(fā)生改變，從而對(duì)探測(cè)信號(hào)進(jìn)行標(biāo)記。中國(guó)計(jì)量大學(xué)研究小組報(bào)告說(shuō)，他們?cè)O(shè)計(jì)的傳感器靈敏度達(dá)到了550 cm–1 /RIU。

來(lái)自中國(guó)浙江理工大學(xué)和丹麥理工大學(xué)的研究人員也參與了這項(xiàng)研究。

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