美國(guó)萊斯大學(xué)工程師已開(kāi)發(fā)新一代傳感技術(shù)

美國(guó)萊斯大學(xué)工程師已開(kāi)發(fā)出一種方法，可將完整的柔性二維電路從制造平臺(tái)轉(zhuǎn)移到曲面和其它光滑表面；這種電路能夠與近場(chǎng)電磁波耦合，并為光纖和其它應(yīng)用提供新一代傳感技術(shù)。

假使有一款傳感器能夠成為其感知對(duì)象本身的一部分，將會(huì)怎樣呢？美國(guó)萊斯大學(xué)（Rice University）的工程師相信其二維解決方案能夠做到這一點(diǎn)。據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，美國(guó)萊斯大學(xué)由材料科學(xué)家Pulickel Ajayan和Jun Lou領(lǐng)導(dǎo)的工程師團(tuán)隊(duì)已開(kāi)發(fā)出一種方法，可制造出與器件無(wú)縫集成的原子平面（atom-flat）傳感器，以報(bào)告它們感知到的信息。自2004年將石墨烯引入材料界以來(lái)，電子有源二維材料一直是研究熱點(diǎn)。盡管該材料經(jīng)常宣稱(chēng)擁有強(qiáng)大的能量，但卻很難實(shí)現(xiàn)在不破壞材料本身的情況下轉(zhuǎn)移到其它地方。Ajayan和Lou的團(tuán)隊(duì)在美國(guó)萊斯大學(xué)工程師Jacob Robinson的實(shí)驗(yàn)室中發(fā)明了一種新方法，來(lái)保存材料及其包括電極在內(nèi)的相關(guān)電路，使其被移動(dòng)到彎曲或其他光滑表面時(shí)保持完整。他們將研究結(jié)果發(fā)表于美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊ACS Nano。

美國(guó)萊斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)用金電極制作出10納米厚的硒化銦光電探測(cè)器并將其置于光纖上，以此驗(yàn)證了這一概念。由于探測(cè)器與光纖的距離非常近，近場(chǎng)傳感器可有效地耦合其倏逝場(chǎng)（懸浮在纖維表面的振蕩電磁波），并準(zhǔn)確地探測(cè)到光纖內(nèi)部的信息流。這樣做的好處是，這些傳感器可以嵌入到這樣的光纖中，它們可在不增加重量或阻礙信號(hào)流的情況下監(jiān)控光纖的性能?！斑@篇論文提出了幾種有趣的在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用二維器件的可能性，”Lou認(rèn)為?！袄?，海底的光纖長(zhǎng)達(dá)數(shù)千英里，如果出現(xiàn)問(wèn)題，很難確切地知道問(wèn)題發(fā)生在哪里。但如果把這些傳感器放置在光纖中的不同位置，就能確切地找到損壞的光纖。”Lou說(shuō)，我們實(shí)驗(yàn)室已很擅長(zhǎng)將不斷增長(zhǎng)的二維材料從一個(gè)表面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)表面，但添加電極和其它元件會(huì)使這一過(guò)程復(fù)雜化?！跋胂?a target="_blank">晶體管，”Lou補(bǔ)充說(shuō)，“晶體管有源極、漏極和柵極，還有介質(zhì)（絕緣體），所有這些都必須完好無(wú)損地轉(zhuǎn)移。由于所有材料都是不同的，因此這就是非常大的挑戰(zhàn)?！蔽醇庸さ亩S原料通常會(huì)在頂部鋪一層聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，簡(jiǎn)稱(chēng)PMMA），即為俗稱(chēng)的有機(jī)玻璃，萊斯大學(xué)研究人員就是利用了該技術(shù)。

但還需一個(gè)堅(jiān)固的底層，這樣不僅可以在移動(dòng)過(guò)程中保持電路的完整，還可在器件連接到目標(biāo)平面之前將其移除。（當(dāng)電路到達(dá)目標(biāo)平面時(shí)，PMMA也需要被移除。）理想的解決方案為聚二甲基谷氨酰胺（PMGI），它可作為器件制備平臺(tái)，同時(shí)在轉(zhuǎn)移到目標(biāo)平面前易蝕刻。Lou介紹道：“我們花了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)該犧牲層”。PMGI似乎適用于任何二維材料，研究人員已成功地使用二硒化鉬和其它材料完成了該實(shí)驗(yàn)。雖然到目前為止，萊斯實(shí)驗(yàn)室只開(kāi)發(fā)了無(wú)源傳感器，但研究人員相信，該技術(shù)將使有源傳感器或器件應(yīng)用于遠(yuǎn)程通信、生物傳感、等離子體和其它應(yīng)用成為可能。