حسگری برپایه گرافن با قابلیت رویت زیر پوست

حسگر نوری جدیدی که بر پایه‌ی گرافن ساخته شده است قادر است با استفاده از خواص جذب نور گرافن در محدوده‌ی طول موجی شامل امواج تتراهرتز را مشاهده کند. این محدوده نوری در حقیقت طول موج‌هایی بین طول موج فروسرخ و ریزموج‌ها (مایکروویو) را شامل می‌شود که این امکان را به ما می‌دهد که در بتوانیم زیر اشیاء ماتی همچون پوست یا پلاستیک‌ها را به راحتی مشاهده کنیم.

این قابلیت به لطف اصلی در فیزیک به نام اثر فتوترموالکتریک الکترون داغ امکان پذیر می‌شود که در ماده‌ای همچون گرافن وجود دارد. گرافن همانطور که حتما می‌دانید از لایه‌ی نازک از اتم‌های کربن تشکیل می‌شود به طوری که ضخامت آن در حد نهایی خود به اندازه‌ی یک تک اتم کربن خواهد بود.

گرافن بخش زیادی از شهرت خود را به دلیل خواص مکانیکی و مقاومت فوق العاده و منحصر به فرد خود به همراه خواص رسانندگی بی نظیرش به دست آورده است، اما این بار این قهرمان دنیای مواد از قابلیتی دیگر پرده برداری می‌کند که آن قابلیت جذب نور، الکترون‌های آن و نگهداری انرژی آن‌ها در خود است. این الکترون‌ها در حالی این انرژی را در خود نگه می‌دارند و به اصطلاح داغ می‌شوند که شبکه‌ی خود گرافن سرد باقی می‌ماند و به عبارت دیگر اتلافی از خود نشان نمی‌دهد.

این الکترون داغ شده سپس به سمت یکی از دو الکترود فلزی فرار می‌کند که البته در این بین الکترون‌های بیشتری به یکی از الکترودها هجوم می‌آورند، در نتیجه می‌توان از این عدم تقارن به عنوان سیگنالی جهت شناسایی حضور امواج تتراهرتز استفاده کرد.

این امواج همچون امواج ایکس توسط چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند، اما برخلاف امواج ایکس که قابلیت نفوذ زیادی دارند و برای متوقف کردنشان به موادی با دانسیته‌ی بسیار بالا همچون سرب یا استخوان نیاز است، امواج تترا هرتز قابلیت عبور از آب یا فلزات را ندارند در نتیجه عمق نفوذ آن چنان زیاد نیست. این امواج خاصیت یونیزه کننده هم ندارند در نتیجه در برخورد با بافت زنده آسیبی به سلول‌ها و به خصوص مولکول DNA وارد نخواهندکرد؛ پس خطری هم متوجه افراد در مواجه با این امواج وجود نخواهد داشت.

اما از این امواج یا بهتر بگوییم از شناساگرهای این امواج در چه زمینه‌هایی می‌توان بهره برد؟ به عنوان مثالی ساده می‌توان از کاربردهای امنیتی این شناساگرها نام برد که می‌توان با استفاده از آن سلاح‌های پنهان شده را شناسایی کرد، ضمن اینکه با استفاده از آن‌ها می‌توان به شیوه‌ای ایمن و موثر به تصویر برداری پزشکی پرداخت.

از کاربردهای دیگر این حسگرها می‌توان از حسگرهای شیمیایی، شناسایی بمب ها، دوربین‌های دید در شب، ارتباطات راه دور در ارتفاع بالا یا حتی کنترل کیفیت همچون بررسی زنگ زدگی یا کیفیت محصول چاپگرهای سه بعدی نام برد.

جزییات این پژوهش در نشریه‌ی Nature به چاپ رسیده است.

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده
تبلیغات

بیشتر بخوانید