可以改善夜间视力、热感和医学成像的新型石墨烯光电探测器

石墨烯是科学上最通用的材料之一，加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院的工程师们利用石墨烯发明了一种新型光电探测器，相比现有的其他光电探测器，该光电探测器可以在更宽的频谱范围内工作。该设备还具有卓越的传感和成像能力。 K}QZdN']  
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光电探测器是光传感器；在相机和其他成像设备中，它们感知称为光子的基本粒子的形态，并从这些光子形态中构建图像。构建不同的光电探测器来感测不同频段的光谱。例如，光电探测器被用作夜视护目镜以感测肉眼不可见的热辐射。又比如另一些用于照相机中的光电传感器，可以通过反射光来识别环境中的化学物质。 3-_`x9u*  
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通用的光电探测器的性能在很大程度上取决于三个因素：它们的运行速度，对较弱光线水平的敏感度以及它们可以感知的频谱范围。通常情况下，当工程师们在这些领域中的任何一个领域改进了光电探测器的一个性能时，其他两性能中至少有一项会减弱。 nBtKSNT#Q  
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由加州大学洛杉矶分校的团队设计的光电探测器在所有三个领域都有重大改进 - 它可以在更宽的频谱范围内工作，更快速地处理图像，并且比现有技术对弱光更敏感。 cD9.L  
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“我们的光电探测器可以扩展光电探测器在成像和传感系统中的范围和潜在用途，”负责该研究的电气和计算机工程教授Mona Jarrahi说。“它可以显著改善夜间热成像或医疗诊断应用，在医疗诊断应用中温度的细微差异可以为医生提供大量患者信息。它还可以用于环境传感技术，以更准确地识别污染物浓度。” 8[x{]l[  
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该研究发表在“Light: Science and Applications”（“Gold-patched graphene nano-stripes for high-responsivity and ultrafast photodetection from the visible to infrared regime”）期刊上。 Mc6v  
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新型光电探测器利用石墨烯的独特性能，石墨烯是由单层碳原子组成的超薄材料。石墨烯是一种很好的探测光子的材料，因为它可以吸收电磁波谱的大部分能量 - 从紫外到可见光，再到红外和微波波段。石墨烯也是一种非常好的电流导体 - 电子可以畅通无阻地通过。 e84O 6K6o  
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为了形成光电探测器，研究人员将石墨烯条放在二氧化硅层上，二氧化硅层本身覆盖了硅基底。然后，他们创造了一系列由金制成的梳状纳米模型，齿宽大约100纳米。 @UW*o&pGqL  
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石墨烯作为一个捕捉入射光子的网，然后将光子转换成电信号。金的梳状纳米模型可以快速将这些信息传输到处理器中，即使在光线不足的情况下，该处理器也可以产生相应的高质量图像。 m5lTf
 
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“我们专门设计了石墨烯纳米条纹及其金属贴片的尺寸，这样使得入射的可见光和红外光紧紧地限制在它们内部，”加州大学洛杉矶分校博士后研究员、该研究的主要作者Semih Cakmakyapan说。 “这种设计能够有效地产生一个电信号，该信号在从可见光到红外的整个光谱范围内，光强度有超快且精细的变化。” PDpDkcy|QM  
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原文链接：https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=50558.php（实验帮译）