科學(xué)家將石墨烯“氣球”作為難以檢測的惰性氣體的傳感器
石墨烯具有優(yōu)異的強度、柔韌性和導(dǎo)電性,在很多不同的領(lǐng)域都有很大的潛力,這可能會延伸到無味、無色氣體的檢測上?茖W(xué)家們已經(jīng)將這種納米材料時尚化成了微型氣球,他們說可以區(qū)分不同種類的這些難以檢測的惰性氣體,通過測量它們通過氣球表面的微小穿孔逃逸所需的時間。 ![]() 對于致力于開發(fā)一切形式的下一代計算機芯片、先進的太陽能電池和更敏感的麥克風(fēng)的材料科學(xué)家來說,石墨烯有很多吸引人的特性。但是,來自荷蘭代爾夫特理工大學(xué)和德國杜伊斯堡-埃森大學(xué)的研究團隊在這一新的突破背后,特別尋求利用兩種特性。 石墨烯是只有一個碳原子厚度的二維材料,但盡管如此,它還是能夠承受大量的壓力,在團隊看來,這使得它非常適合過濾和檢測氣體的工作。雖然它本身并不具有滲透性,但該團隊通過在雙層石墨烯上制造小至25納米的穿孔來解決這一問題,用它來制造微小的氣球,加壓氣體可以從氣球中逸出。 ![]() 實現(xiàn)這一目標(biāo)的方法是,首先使用激光加熱球囊內(nèi)的不同氣體,使它們膨脹,然后通過小孔過濾。根據(jù)它們的質(zhì)量和分子速度,不同的氣體以不同的速度從氣球中涌出。這使得氣球成為一種非常適合檢測惰性氣體的工具,由于惰性氣體不會與其他材料發(fā)生反應(yīng),因此傳統(tǒng)上檢測惰性氣體相當(dāng)困難。 “想象一個氣球,當(dāng)你讓空氣耗盡時,它就會癟下去,”代爾夫特理工大學(xué)的研究員Irek Rosłoń說,“我們測量氣球癟下去的時間。在如此小的尺度下,這種情況發(fā)生得非常快--大約在1/100.000秒內(nèi)--而且有趣的是,時間的長短很大程度上取決于氣體的類型和孔隙的大小。例如氦氣,一種分子速度很高的輕質(zhì)氣體,逃逸的速度是氪氣的五倍,而氪氣是一種沉重且移動緩慢的氣體! |