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研究表明新型激光器材料对人体和环境都存在潜在危害

2014-05-05 09:44
安娜PARKER
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  2004年,两位俄裔英籍科学家将石墨烯成功从石墨中分离。石墨烯集合世界上最优质的各种材料品质于一身。石墨烯无疑是过去十年,乃至未来几十年,所有材料“明星”中最耀眼的一颗。如果说20世纪是硅的世纪,神奇的石墨烯则是21世纪新材料的宠儿。

  早在去年,泰州巨纳新能源有限公司就研制出了全球首台商用石墨烯飞秒光纤激光器。同时该激光器还创造了脉冲宽度最短(105fs)和峰值功率最高(70kW)两项石墨烯飞秒光纤激光器世界纪录。

  在飞秒光纤激光器领域,石墨烯被认为是取代SESAM的最佳材料。2010年诺贝尔物理学奖获得者撰文预测石墨烯飞秒光纤激光器有望在2018年左右产业化。要实现真正的产业化,需要解决高质量石墨烯制备、大规模低成本石墨烯转移、石墨烯与光场强相互作用、石墨烯饱和吸收体封装以及激光功率稳定控制等一系列关键技术。泰州巨纳新能源有限公司经过多年持续研究,成功攻克了这些关键技术,率先实现了石墨烯飞秒光纤激光器的产品化,主要性能指标均高于同类产品,具有很高的性价比和很强的市场竞争能力。

  近日,澳大利亚莫纳什大学的科学家研发出了全球首个完全由碳基材料制成的等离子激光器。

  等离子激光器的大名叫表面等离子体激元纳米激光器(spaser),实际上是一种高效的纳米光源。它能够通过自由电子的振动发出光束,而不像传统激光器那样需要电磁波和占用巨大的空间。传统激光器的运行需要放大光子,而等离子激光器则是通过放大表面等离子体。等离子体的运用能够使其突破传统激光器的限制,速度更快、体积更小,让超高分辨率成像和微型光学电路成为现实。有研究称,这种电路比目前最快的硅基电路还要快上百倍。

  负责此项研究的莫纳什大学电子和计算机系统工程学院(ECSE)博士盖鲁帕辛哈称,目前传统的等离子激光器大部分由金、银等金属纳米颗粒和半导体量子点制成,而他们的设备则由石墨烯谐振器和碳纳米管增益元件组成。

  据剑桥知识产权公司的统计数据显示,截至2013年5月,全球已经获批和正在申请的石墨烯专利共计9218项,专利申请数量在过去5年更是增加了4倍;自2004年开始,石墨烯领域的相关研究论文呈指数上升趋势,迄今论文总数已超过2万篇,仅2012年一年就超过了6000篇。

  由此可以看出石墨烯对于科技行业而言似乎是能够创造未来奇迹的福音,但你不知道的是这种材料对环境,甚至对人类的身体可能都是不太好的。

        在谈到石墨烯的时候,大部分人都会相当兴奋,比如仅原子的厚度,这种材料很轻很牢固,富有弹性,对于热和电也具有良好的传导性。这些特性都令其具备掀起科技革命的潜力,所以很多人将之称作奇妙的材料。

  不过实际上石墨烯自首次在实验室中分离出来到现在也已经有10年时间了,研究人员和整个行业似乎都还没有意向真正将之带出实验室,做大规模商用,而且据说用于这种材料潜在负面影响研究的费用也不是很多。

  近来最新的两项研究似乎对石墨烯而言不是很好的消息。其一,布朗大学的生物学者、工程师和材料科学家团队检测了这种材料对于人体细胞的潜在毒性。他们发现石墨烯纳米粒子的锯齿边缘非常锋利和强劲,能够轻易穿刺入人类皮肤以及免疫细胞的细胞膜,就像上图展示的那样,可见石墨烯确实对人类和其他动物都存在潜在的严重危害。

  这项研究的作者之一,同时也是工程学教授的Robert Hurt就说:“这些材料可被无意吸入,或者故意注入以及作为新型生物医学技术的组件植入人体,所以我们需要了解它们在体内和细胞会产生怎样的互动。”

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