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欧盟发布石墨烯路线图:激光领域的“新宠儿”

2014-02-11 08:52
来源: 激光网

  “该研究最重要的一点是实现了实时运动控制技术,首次无需接触而推动一个悬浮着的反磁物体。”论文合著者、青山学院大学教授安倍次郎(音译)介绍说,“由于该技术简单而且基本,预计它能用于日常生活的许多领域,比如运输系统、娱乐活动、光照制动器以及光能转换系统等。”

  实验中,研究人员演示了用激光控制温度,使一小片磁盘状的石墨烯悬浮在一块钕铁硼(NdFeB)永磁铁的上方。石墨烯的悬空高度会随着温度升高而下降,反之亦然。研究人员解释说,改变温度会改变石墨烯的磁化率,或它被外加磁场磁化的程度。在原子尺度,是激光的光热效应增加了石墨烯中热激电子的数量,热激电子越多,石墨烯的反磁性就越弱,从而悬浮的高度就越低。

  把激光瞄准石墨烯盘片中心可以控制高度,瞄准边缘能让它运动和旋转。因为改变温度分布会改变磁化率分布,使石墨烯在磁场中受到的斥力不均衡,从而沿着与光束运动相同的方向运动。他们设计的旋转装置放在阳光下也会旋转,转速超过200转/分钟。这对开发光驱动涡轮非常有用。

  研究人员预测,放大这种激光控制磁悬浮运动的能力,有望推动磁悬浮制动器、光热太阳能转换系统的发展,还可用于低成本的环保发电系统、新型光驱运输系统等领域。

  安倍说:“目前,我们正计划开发一种适合该系统的磁悬浮涡轮叶片。其中可能会有摩擦力破坏旋转,因此我们想用一种与MEMS(微机电系统)有关的技术,开发出高效的光能转换系统。在制动器方面,磁悬浮石墨烯能运输近乎它本身重量的任何物体。如果能成功放大这一系统的话,用来开发个人交通工具就不是梦。”

  3、激光照射石墨烯开辟光电子新领域

  石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料 ,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光";导热系数高达5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率*超过15000 cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体*高,而电阻率只约10-6 Ω·cm,比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

  科学家在石墨烯表面激发出等离子体振子

  美国加州大学圣地亚哥分校的科学家借助红外线光束,沿石墨烯表面激发出电子波,并证明他们能通过简单的电路,控制这些被称为等离子体振子的振荡波的长度和高度。

  这是首次在石墨烯上观察到等离子体振子,也是在无法使用光的紧密空间内,利用等离子体振子进行信息处理的重要一步。就像光能够通过光纤携带复杂的信号一样,等离子体振子也能被用于传输信息。但等离子体振子仅能在更紧密的空间里携带信息。该校物理系教授迪米特里·巴索夫说:“每个人都怀疑等离子体振子会不会出现,但眼见为实,我们拍摄的图像能够证明它们的传播,以及外界对其的控制。”为了制造这个设备,科研人员从石墨中剥离出了石墨烯,并将其放置在二氧化硅芯片上揉搓。随后将红外线激光照射在石墨烯表面以激发等离子体振子,并利用超灵敏的原子力显微镜悬臂对这些波进行测量。

  虽然发射的波基本无法测量,但当它们到达石墨烯边缘时,能够反射出像水波纹一样的波。从边缘返回的振荡将增加或抵消随后而来的波,创造出独特的干涉图样,从而揭示出这些波的波长和振幅。此外,科学家还能通过控制附着在石墨烯表面的电极以及芯片下的纯硅层形成的电路,来改变干涉图样。巴索夫强调说:“石墨烯光电子学与信息处理非常具有前途,我们希望此次的研究能为未来相关技术的发展提供帮助。”

  美找到控制金纳米粒子大小新方法

  美国北卡罗来纳大学的研究人员发现,通常被用于合成金纳米粒子配体的“蓬松性”,实际上决定着合成纳米粒子的大小,即蓬松性大,纳米粒子小;蓬松性小,纳米粒子变大。

  金纳米被广泛应用于工业化学处理、医学和电子学中。在合成金纳米粒子的时候,研究人员通常使用一种被称之为“配体”的有机分子来促进这一过程的发生。在此过程中,配体一个接一个地排列成一行,并从各个方向将金纳米粒子包围在中间。

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