可以改善夜間視力、熱感和醫(yī)學(xué)成像的新型石墨烯光電探測(cè)器
石墨烯是科學(xué)上最通用的材料之一，加州大學(xué)洛杉磯分校Samueli工程學(xué)院的工程師們利用石墨烯發(fā)明了一種新型光電探測(cè)器，相比現(xiàn)有的其他光電探測(cè)器，該光電探測(cè)器可以在更寬的頻譜范圍內(nèi)工作。該設(shè)備還具有卓越的傳感和成像能力。 !l8PDjAE
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光電探測(cè)器是光傳感器；在相機(jī)和其他成像設(shè)備中，它們感知稱為光子的基本粒子的形態(tài)，并從這些光子形態(tài)中構(gòu)建圖像。構(gòu)建不同的光電探測(cè)器來(lái)感測(cè)不同頻段的光譜。例如，光電探測(cè)器被用作夜視護(hù)目鏡以感測(cè)肉眼不可見的熱輻射。又比如另一些用于照相機(jī)中的光電傳感器，可以通過(guò)反射光來(lái)識(shí)別環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)。 29.h91
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通用的光電探測(cè)器的性能在很大程度上取決于三個(gè)因素：它們的運(yùn)行速度，對(duì)較弱光線水平的敏感度以及它們可以感知的頻譜范圍。通常情況下，當(dāng)工程師們?cè)谶@些領(lǐng)域中的任何一個(gè)領(lǐng)域改進(jìn)了光電探測(cè)器的一個(gè)性能時(shí)，其他兩性能中至少有一項(xiàng)會(huì)減弱。 #)O6 5GI
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由加州大學(xué)洛杉磯分校的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的光電探測(cè)器在所有三個(gè)領(lǐng)域都有重大改進(jìn) - 它可以在更寬的頻譜范圍內(nèi)工作，更快速地處理圖像，并且比現(xiàn)有技術(shù)對(duì)弱光更敏感。 !_)[/ q"
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光電探測(cè)器可在更寬的頻譜范圍內(nèi)工作，更快速地處理圖像，并且比現(xiàn)有技術(shù)對(duì)弱光更敏感。 （圖片來(lái)源：Jarrahi 研究團(tuán)隊(duì) /加州大學(xué)洛杉磯分校） '\iCP1>+S
“我們的光電探測(cè)器可以擴(kuò)展光電探測(cè)器在成像和傳感系統(tǒng)中的范圍和潛在用途，”負(fù)責(zé)該研究的電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Mona Jarrahi說(shuō)。“它可以顯著改善夜間熱成像或醫(yī)療診斷應(yīng)用，在醫(yī)療診斷應(yīng)用中溫度的細(xì)微差異可以為醫(yī)生提供大量患者信息。它還可以用于環(huán)境傳感技術(shù)，以更準(zhǔn)確地識(shí)別污染物濃度。” m;QMQeGz
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該研究發(fā)表在“Light: Science and Applications”（“Gold-patched graphene nano-stripes for high-responsivity and ultrafast photodetection from the visible to infrared regime”）期刊上。 rjYJs*#
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新型光電探測(cè)器利用石墨烯的獨(dú)特性能，石墨烯是由單層碳原子組成的超薄材料。石墨烯是一種很好的探測(cè)光子的材料，因?yàn)樗梢晕针姶挪ㄗV的大部分能量 - 從紫外到可見光，再到紅外和微波波段。石墨烯也是一種非常好的電流導(dǎo)體 - 電子可以暢通無(wú)阻地通過(guò)。 )Ql%r?(F+
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為了形成光電探測(cè)器，研究人員將石墨烯條放在二氧化硅層上，二氧化硅層本身覆蓋了硅基底。然后，他們創(chuàng)造了一系列由金制成的梳狀納米模型，齒寬大約100納米。 BRiE &GzrF
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石墨烯作為一個(gè)捕捉入射光子的網(wǎng)，然后將光子轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。金的梳狀納米模型可以快速將這些信息傳輸?shù)教幚砥髦�，即使在光線不足的情況下，該處理器也可以產(chǎn)生相應(yīng)的高質(zhì)量圖像。 A3/k@S-R2
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“我們專門設(shè)計(jì)了石墨烯納米條紋及其金屬貼片的尺寸，這樣使得入射的可見光和紅外光緊緊地限制在它們內(nèi)部，”加州大學(xué)洛杉磯分校博士后研究員、該研究的主要作者Semih Cakmakyapan說(shuō)。 “這種設(shè)計(jì)能夠有效地產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，該信號(hào)在從可見光到紅外的整個(gè)光譜范圍內(nèi)，光強(qiáng)度有超快且精細(xì)的變化�！�
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