石墨烯分子傳感器 探測領域新進展

盡管科學家因為石墨烯的屬性而對其青睞有加，但迄今為止，其實際應用仍然乏善可陳。
　　不過，瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）生物納米系統實驗室和西班牙光子科學研究
所的科學家們在一期的《科學》雜志上宣稱，他們利用石墨烯*的光學和電子學屬性，研制出了一種具有超高靈敏度的分子傳感器，可以探測蛋白質或藥物小分子的詳細信息。

　　在紅外吸收光譜學這種標準的探測方法中，光被用來激活分子。不同分子的振動不同，借由這種振動，分子會顯示其存在甚至表現自己的“性格"。這些“蛛絲馬跡"可在反射光中“讀出"。但在探測納米大小的分子時，這一方法的表現差強人意。因為照射分子的紅外光子的波長約為6微米，而目標分子僅幾個納米，很難在反射光中探測到如此微小分子的振動。

　　于是，石墨烯受命于危難之間。研究合作者丹尼爾·羅德里戈解釋道，如果讓石墨烯擁有合適的幾何形狀，其就能將光聚焦在表面上的某個特定點上，并“傾聽"附著其上的納米分子的振動。他說：“通過使用電子束轟擊并使用氧離子蝕刻，我們在石墨烯表面弄了一些納米結構。當光到達時，納米結構內的電子會振蕩，產生的‘局域表面等離子體共振’可將光聚集在某個點上，其與目標分子的尺度相當，因此，能探測納米大小的結構。"

　　除此之外，這一過程也能揭示組成分子的原子鍵的屬性。研究人員稱，當分子振動時，連接不同原子的原子鍵會產生多種振動，不同振動之間的細微差別可提供與每個鍵的屬性以及整個分子的健康狀況有關的信息。為了找出每個原子鍵發出的“聲音"從而確定所有的頻率，需要用到石墨烯。在實驗中，研究人員對石墨烯施加不同的電壓，讓其“調諧"到不同的頻率，從而能“閱讀"其表面上的分子的所有振動情況，而使用目前的傳感器無法做到這一點。研究人員海蒂斯·奧特格說：“我們讓蛋白質附著在石墨烯上，并用這一方法，得到了分子的信息。"

　　研究人員表示，這種簡單的方法表明，石墨烯在探測領域擁有不可思議的潛能，奧特格表示：“盡管我們研究的是生物分子，但這一方法或許也適用于聚合物和其他物質。"

　　其實石墨烯本身就是一種很神奇的材料，他被稱為是“材料的未來和電子行業的救命稻草"，是一種“奇跡材料"。我們來看看它到底有多神奇。

　　什么是石墨烯？
　　
　　石墨烯是目前已知的硬度zui高、zui薄的材料。它由碳原子以特殊結構排列而成，比其他任何材料都具備更好的導熱、導電特性。更令人稱奇的是，它不僅是世界上zui硬的材料，而且柔韌性也zui強。

　　厚度只有一層碳原子的石墨烯被稱為“奇跡材料"。

　　石墨烯可以變革電子行業，催生靈活多變的設備、超動力的量子計算機、電子服裝及可與身體細胞交流的計算機。

　　雖然石墨烯早在10年前就被發現，然而它在2010年才真正獲得關注。兩名曼徹斯特大學的物理學家因石墨烯實驗而獲得諾貝爾獎。zui近，研究人員集中精力研究如何商業化生產石墨烯。

　　2012年，美國化學學會稱石墨烯的強度是鋼鐵的200倍，它如此輕薄，以至于1盎司的石墨烯可以覆蓋28個足球場。中國科學家曾合成石墨烯氣凝膠，密度只有空氣的1/6；一立方英寸（約16.39立方厘米）的石墨烯氣凝膠放在一片草葉上，草葉不會變形。

　　“石墨烯是世界上為數不多同時具備透明、導電和柔性三大屬性的材料。"曼徹斯特大學講師亞拉文博士（AravindVijayaraghavan說道，“這三種屬性很少能在同一個材料上出現。"

　　石墨烯能做什么？
　　
　　那么我們可以用石墨烯來做什么？物理學家和研究人員表示，由于石墨烯可以讓電子產品的屏幕更清晰且具備柔性特質，這些產品將比以往采用硅材料的設備更薄、更快、更便宜。另外，續航時間長的電池也可具備防水性能。

　　2011年，美國西北大學的研究人員以石墨烯和硅為原料制造電池，該大學表示這種電池可以讓手機“電池用上一周，每次充電只需15分鐘"。

　　2012年，美國化學學會表示，石墨烯技術進步將使得“手機薄如紙張，能夠折疊裝入口袋"。

　　亞拉文博士正基于石墨烯研制一系列傳感器，包括氣體傳感器、生物傳感器和光傳感器，它們的體型比以往更小。北京富瑞恒創科技有限公司。