当前位置:首页 > 芯闻号 > 充电吧
[导读]纵观历史,科学家在大自然中获得了无数的灵感:从蝴蝶的翅膀中获得显示器开发的创意,从壁虎的脚联想到粘合剂,仿生学虽然已经不是个新鲜的技术,不过它在石墨烯这个新材料领域之中起到了关键的作用。对于许多光学器

纵观历史,科学家在大自然中获得了无数的灵感:从蝴蝶的翅膀中获得显示器开发的创意,从壁虎的脚联想到粘合剂,仿生学虽然已经不是个新鲜的技术,不过它在石墨烯这个新材料领域之中起到了关键的作用。

对于许多光学器件来说,光耦合效率是非常重要的,对于那些用来捕捉光的光点器件,特为尤甚,所以光反射涂层 (AR) 在这个领域有特别重要的意义。

光反射涂层是由折射率值不同电介质材料层层堆叠起来的,不同的电介质材料的厚度,就是决定光反射涂层能否在不同波长的光中发挥作用的关键。通常情况下,使用真空技术堆叠在一起的光反射层较厚,不能够满足太空望远镜等精密光学仪器的需求。

虽然现在的光反射涂层对于单一波长的光的吸收效果比较好,但是仍然不能达到某些光电子器件的需求。如果我们想要开发出像是「智能墙纸」这样更高效的转化日光为物联网主机提供电力的智能科技产品,我们就需要更轻薄、转化效果更好、造价更低的光反射涂层作为基础。

在开发纳米级别的光反射涂层的过程中,蛾眼强大的光吸收能力给了科学家们灵感。蛾千百年来都在夜间活动,它们的角膜不断进化,对光的捕捉效率不断提高,这使它们能够更好的躲避天敌,寻找食物。

科学家在蛾眼角膜中发现了一种纳米结构,并且仿照这种结构排序做出了针对红外图像的微型放映装置。

装置中使用的材料为15nm的石墨烯叠层,解耦后仿蛾眼的纳米结构排列,就得到了超薄的光吸收层。这种吸收层可有效吸收从红外线到紫外线的光,是能已知材料中能够吸收同等范围光波中最薄、效率最高的一种!

科学家们用计算机模型展示了石墨烯按照蛾眼结构排列的超强光吸收能力:按照蛾眼结构排列的石墨烯材料吸收光的能力是自由排列的五倍。将这种蛾眼排列的石墨烯材料涂在光反射涂层的表面,检测光的反射情况。测试表明,该材料和蛾眼引导光的方式一样,可以将光引导到光反射涂层上吸收。

科学家利用石墨烯为原料,通过DNA复制, 结合真空技术,制造出纳米尺寸的「人工蛾眼」光吸收器,可以像真正的蛾眼一样,高效率的吸收超宽范围的光。除了纳米级别的光吸收器,石墨烯蛾眼技术同样也可以用于制造更大面积的薄膜。因为石墨烯蛾眼的制造过程,将石墨烯层的电子特性保留,从而与真空堆叠技术兼容,可以大幅度的降低生产成本,使得它能在很多领域使用。

总之,我们已经跨过了最难一道坎,在蛾眼的启示下,我们利用石墨烯材料制造出了具有同样光捕捉能力的「石墨烯蛾眼」,并成功地将它运用在红外光电的MEMS(微机电系统)中。在接下来的研究中,科学家们将尝试把这种技术应用到更多的领域。

在未来智能系统之中,石墨烯蛾眼可以成为太阳能电池的材料,使用在光子转化为电子的区域内,利用其强大的光吸收能力,帮助实现由光能到电能的高效转化。石墨烯蛾眼将会驱动智能技术的发展,这种太阳能电池的应用不局限在上文提出的「智能系统」中,它同样可以应用在其他的光学组件之中,如光反射涂层眼镜、整流天线和光检测设备。

基于该项技术,科学家们还计划开发低成本,大面积的能量采集材料和设备,如果成本足够低廉,那么石墨烯蛾眼墙纸和石墨烯蛾眼热水器就都会成为可能。据称,科学家们接下来打算与公司进行合作,让更多的发展中国家能够使用到由这种超薄高效材料制作的下一代设备。

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体,具有出色的导电性、热导性和力学性能。它的独特结构和优越特性使其成为材料科学和纳米技术领域的焦点研究对象。本文将介绍石墨烯的原理结构,并探讨其在各个领域的应用前景。

关键字: 石墨烯 二维晶体 导电性

本文将对石墨烯的发展现状进行详细分析。作为一种具有独特结构和优异性能的二维材料,石墨烯已经引起了全球范围内的广泛关注和研究。文章将探讨石墨烯的制备方法、主要应用领域、市场前景以及面临的挑战。我们还将介绍一些主要的石墨烯研...

关键字: 石墨烯 二维材料 碳原子

石墨烯被研究者和各大媒体誉为“新材料之王”,是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料。我相信每个人都会知道几年前,石墨烯电池在电池行业中的热度更高,但最近缺乏了谈资,主流的电池还是锂电池,石墨烯...

关键字: 石墨烯 电池 锂电池

一个快速的电脉冲完全翻转了材料的电子特性,开辟了通往超快、受大脑启发的超导电子产品的途径。 物理学家发现了一种在魔角石墨烯中开启和关闭超导性的新方法。这一发现可能会导致超快、节能的超导晶体管用于“神经形态”电子产品,其...

关键字: 超导电子产品 石墨烯

随着摩尔定律不断逼近极限,现在的硅基半导体技术很快会碰到极限,1nm及以下工艺就很难制造了,新的技术方向中石墨烯芯片是个路子,国内也有多家公司组建联盟攻关这一技术,其性能可达硅基芯片的10倍。

关键字: 石墨烯 半导体 芯片 1nm

石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料 。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种...

关键字: 石墨烯

上海2021年12月8日 /美通社/ -- 近日,第六届国际碳材料大会组委会发布了关于“2021第六届国际碳材料大会”延期举办的公告,全文如下: 尊敬的参会专家、企业同仁和业界朋友们: 您好。原定于2021年12月...

关键字: 碳材料 BSP 碳化硅 石墨烯

在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的石墨烯吗?

关键字: 石墨烯 锂离子电池 磷酸铁锂

随着社会的快速发展,我们的负极材料也在快速发展,那么你知道负极材料的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解四种负极材料有关的知识。

关键字: 锂离子电池 负极材料 石墨烯

为加快推进和落实石墨烯产业链“链长制”工作,优化深圳市石墨烯产业发展环境,夯实发展基础,提升发展能级,深入实施创新驱动发展战略。

关键字: 石墨烯
关闭
关闭