發(fā)布時間： 2012-06-06 | 作者：張巍巍
2012年06月06日 來源： 中國科技網(wǎng) 作者： 張巍巍
中國科技網(wǎng)訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)6月4日報道,，美國馬里蘭大學(xué)納米物理和先進(jìn)材料中心的研究人員開發(fā)出一種新型熱電子輻射熱測量計,，這種紅外光敏探測器能廣泛應(yīng)用于生化武器的遠(yuǎn)距離探測,、機(jī)場安檢掃描儀等安全成像技術(shù)領(lǐng)域,，并促進(jìn)對于宇宙結(jié)構(gòu)的研究等,。相關(guān)研究報告發(fā)表在6月3日出版的《自然·納米技術(shù)》雜志上,。
科學(xué)家利用雙層石墨烯研發(fā)了這款輻射熱測量計。石墨烯具有完全零能耗的帶隙,，因此其能吸收任何能量形式的光子,，特別是能量極低的光子，如太赫茲或紅外及亞毫米波等,。所謂光子帶隙是指某一頻率范圍的波不能在此周期性結(jié)構(gòu)中傳播,，即這種結(jié)構(gòu)本身存在“禁帶”。光子帶隙結(jié)構(gòu)能使某些波段的電磁波完全不能在其中傳播,，于是在頻譜上形成帶隙。
而石墨烯的另一特性也使其十分適合作為光子吸收器：吸收能量的電子仍能保持自身的高效,，不會因?yàn)椴牧显拥恼駝佣鴵p失能量,。同時，這一特性還使得石墨烯具有極低的電阻,。研究人員正是基于石墨烯的這兩種特性設(shè)計出了熱電子輻射熱測量計,，它能通過測量電阻的變化而工作，這種變化是由電子吸光之后自身變熱所致,。
通常來說,，石墨烯的電阻幾乎不受溫度的影響，并不適用于輻射熱測量計,。因此研究人員采用了一種特別的技巧：當(dāng)雙層石墨烯暴露于電場時,，其具有一個大小適中的帶隙,，既可將電阻和溫度聯(lián)系起來，又可保持其吸收低能量紅外光子的能力,。
研究人員發(fā)現(xiàn),，在5開氏度的情況下，新型輻射熱測量計可達(dá)到與現(xiàn)有輻射熱測量計同等的靈敏度,，但速度可增快1000多倍,。他們推測其可在更低的溫度下，超越目前所有的探測技術(shù),。
新裝置作為快速,、敏感、低噪聲的亞毫米波探測器尤具前景,。亞毫米波的光子由相對涼爽的星際分子所發(fā)出,，因此很難被探測到。通過觀察這些星際分子云,，天文學(xué)家能夠研究恒星和星系形成的早期階段,。而敏感的亞毫米波探測器能幫助構(gòu)建新的天文臺，確定十分遙遠(yuǎn)的年輕星系的紅移和質(zhì)量,，從而推進(jìn)有關(guān)暗能量和宇宙結(jié)構(gòu)發(fā)展的研究,。
雖然一些挑戰(zhàn)仍然存在，比如雙層石墨烯只能吸收很少部分的入射光,，這使得新型輻射熱測量計要比使用其他材料的類似設(shè)備具備更高的電阻,，因而很難在高頻下正常工作，但研究人員稱,，他們正在努力改進(jìn)自身的設(shè)計以克服上述困難,，其亦對石墨烯作為光電探測材料的光明前景抱有極大信心。（張巍?。?/P>
《科技日報》（2012-06-06 二版）
(中國科技網(wǎng))
