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有研究人员公布一项智能隐形眼镜计划,它能让使用者拥有红外“夜视”能力。具有夜视功能的隐形眼镜,这个想法是不是很奇特,它究竟是怎么实现的呢?

让你夜视超能力的隐形眼镜即将诞生

科研组称,他们通过把石墨烯夹入到两片镜片中间,产生一种能够捕捉从可见光到红外线的任何光的传感器。他们已经制成一个比手指甲还小的原型,专家表示,有一天它将会被嵌入镜头,为士兵和其他有需要的人提供夜视能力。

美国密歇根大学的仲朝晖(ZhaohuiZhong)表示,他们通过分层方法,制出了超薄传感器。这位电子学和计算机工程学副教授说:“我们能让整个设计达到超薄效果。我们可以把它覆盖在隐形眼镜上,或者是与手机结合在一起。”

仲朝晖打造的这个原型装置已经“比粉色手指甲更小一些”,而且它很容易按比例缩小。他说:“如果我们将它与隐形眼镜或者其他可穿戴电子产品结合在一起,就能扩大你的视野。它为你与周围环境进行互动提供了另一种方式。”该装置利用了石墨烯的“超级感应器”特性。这种材料在接触到光子(光能)时,会受到很强的影响。这会促使它转变成所谓的“热载子”,科学家可对这种影响进行测量、处理,并转变成图像。该科研组已经发现一种新方法,它能把石墨烯夹在两片镜片中间,让它变得像商业数码相机采用的CMOS硅图像传感器一样灵敏。

科研组在《自然》杂志中写道:“对超宽带光电探测器而言,石墨烯是一种很有前途的候选材料,因为它的吸收光谱涵盖整个红外线到远红外线的这一系列光谱。我们在这里汇报了一种基于石墨烯双层异质结构的超宽带光电探测器设计。这种探测器是一种光电晶体管,它由一对堆叠在一起的石墨烯单分子膜组成,两层膜用隧道结隔开。在光学照明下,在上层产生的光激发的热载流子就会沿隧道穿过下层,导致电荷聚集在门电路上,并在沟道电导上产生很强的光选择效应。该装置示范了从可见光到中红外范围的常温光电控测。”

石墨烯基的光电探测器克服了以前的二极管石墨烯光电探测器的设计局限性。研究人员只处理了一个原子层的碳,所以石墨烯只能吸收2.3%的从可见到近红外光谱区的光。底层石墨烯晶体管作为局部放大器可将光响应放大成百上千次,超越了以前的石墨烯装置的性能。

石墨烯光探测器的工作原理

研究团队利用石墨烯创造了简单的光探测器,这种神奇的材料有检测整个红外光谱的能力。虽然过去就有研究人员试图将石墨烯用于红外成像应用程序,但是,在密歇根大学研究团队取得突破性进展之前,这个试想都未能成功。

石墨烯探测器的最大的挑战是灵敏度差。我们知道,单原子厚度的石墨烯无法吸收足够的光来产生电信号,于是作为一个传感器来说,这个材料是无用的。突破这个限制,实现在没有光照射到其表面时直接测量石墨烯的电子释放量,而是通过观察石墨烯上的电荷在被附近的电流影响后,放大信号。

研究人员在设备的两层石墨烯之间放置了一个绝缘层,有电流流过板底部。当红外线对上层产生影响时,电子由石墨烯上释放,产生孔充当了正电荷之间的电子。通过这些手段,研究人员能够推断出作用在上层的光亮度,因此创建了一个检测红外线的可行方案,主要是这个探测器就比两层石墨烯厚一点。

这种光检测技术未来可以拓展至很多方面,从军事应用——取代世界各地特种部队中的笨重红外装置——到医疗创新——协助医生检测病人的血流量。当然,也有可能用于商业用途,被更实际的应用。

其实,利用石墨烯光探测器的设备目前已有了很多种,在热成像手机上的应用已很不错,GoogleGlass也用到了这项技术,而红外热检测技术应用到隐形眼镜上是研究组的最近计划。

拓展

其实石墨烯本身就是一种很神奇的材料,他被称为是“材料的未来和电子行业的救命稻草”,是一种“奇迹材料”。我们来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最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊结构排列而成,比其他任何材料都具备更好的导热、导电特性。更令人称奇的是,它不仅是世界上最硬的材料,而且柔韧性也最强。

厚度只有一层碳原子的石墨烯被称为“奇迹材料”。

石墨烯可以变革电子行业,催生灵活多变的设备、超动力的量子计算机、电子服装及可与身体细胞交流的计算机。

虽然石墨烯早在10年前就被发现,然而它在年才真正获得

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