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最新Nature:蜂蜜可用來(lái)控制石墨烯的電流和電壓特性
來(lái)源: 材料科技在線 時(shí)間: 2017-09-29 瀏覽: 4684

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上圖所示為液態(tài)金屬的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管圖和由蜂蜜組成的電解柵極電介質(zhì)中電荷分布的表征圖

查理德.奧多涅斯博士,太平洋海空作戰(zhàn)系統(tǒng)中心的納米材料科學(xué)家。去年罹患胃痛時(shí),偶然發(fā)現(xiàn)了蜜蜂的副作用--即無(wú)毒且可控制石墨烯的電流和電壓特性。

科迪.林希是查理德.奧多涅斯的同事兼朋友,送給他一些蜂蜜作為圣誕節(jié)禮物,并且用于治療胃病。查理德.奧多涅斯索性將它放在工作室,便于日常使用。有一天,二人正在研究可用于制造石墨烯晶體管的各種介電材料。首先,他們嘗試用水作為頂柵電介質(zhì)來(lái)控制石墨烯的電導(dǎo)率,然而并沒(méi)有成功,于是他們嘗試另一種電解液--各種糖和去離子水的組合物,效果仍舊不理想。就在此時(shí),蜂蜜引起了奧多涅斯的注意,科學(xué)突破就這樣在偶然中發(fā)生了。

該發(fā)現(xiàn)于9月22日發(fā)表在《自然科學(xué)雜志》上,詳細(xì)闡述了蜂蜜是如何在石墨烯表面產(chǎn)生了一種納米級(jí)別的雙電子層,并且能夠用于石墨烯的雙極電波輸送。

查理德.奧多涅斯說(shuō),“作為一種頂柵電介質(zhì),由于水的導(dǎo)電性太強(qiáng),所以我們希望通過(guò)添加糖和去離子水來(lái)控制離子組成,從而降低導(dǎo)電性。然而,由于其漏電較多,效果也不盡如意。使我走出沮喪的正是離我不遠(yuǎn)處科迪買(mǎi)的蜂蜜,所以我們決定在石墨烯上添加蜂蜜充當(dāng)其頂柵電介質(zhì)--蜂蜜或許可以模擬我曾經(jīng)在文章中了解到的電介質(zhì)凝膠。出乎意料的是所有人都持反對(duì)意見(jiàn),但是我們嘗試了,并且成功了?!?/span>

查理德.奧多涅斯、池袋林、太平洋海空作戰(zhàn)系統(tǒng)中心的研究團(tuán)隊(duì)與馬諾阿的夏威夷大學(xué)通力合作,致力于研制新型石墨烯裝置,屬于海軍創(chuàng)新科學(xué)與工程專業(yè)之一,海軍創(chuàng)新科學(xué)與工程曾資助了廉價(jià)、輕質(zhì)、靈活的以石墨烯為基的裝置成為下一代傳感器和可穿戴裝置。

池袋林說(shuō),“一般來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)的電解柵極晶體管是用離子凝膠材料制成的,但是你必須熟練掌握合成過(guò)程,并且需要幾個(gè)月的時(shí)間,才能確定這些凝膠在環(huán)境中運(yùn)行所需的正確配方。由于一些液體是有毒的,所以實(shí)驗(yàn)必須在可控環(huán)境中進(jìn)行。而蜂蜜則完全不同,不僅材料相似,更重要的是安全、廉價(jià)且易于使用。蜂蜜的使用是制備離子凝膠的中間步驟,很有可能會(huì)替代某些特定的應(yīng)用 

查理德.奧多涅斯和池袋林設(shè)想將以蜂蜜為基體的石墨烯產(chǎn)品用于快速成型技術(shù)裝置,從而可以從結(jié)果出發(fā),輕松快速的重新制造設(shè)備。同時(shí)在使用蜂蜜之前,也不需要花幾個(gè)月的時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)材料,團(tuán)隊(duì)可以采用蜂蜜進(jìn)行初步測(cè)試,而不必等待昂貴的制造設(shè)備,從而可以節(jié)約大量時(shí)間。

查理德.奧多涅斯也在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的推廣工作中看到這種產(chǎn)品的用途,由于蜂蜜的無(wú)毒性,也可以用來(lái)教授學(xué)生。

去年該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),可以使用液態(tài)金屬代替剛性電極(如金、銀)與石墨烯進(jìn)行電接觸,緊接著,今年再次發(fā)表這一創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。再加上對(duì)石墨烯和多光譜檢測(cè)的研究,榮獲杰出技術(shù)開(kāi)發(fā)類(lèi)聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟遠(yuǎn)西地區(qū)獎(jiǎng)項(xiàng)。

太平洋??兆鲬?zhàn)系統(tǒng)中心是海軍研究與開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室,主要負(fù)責(zé)確保戰(zhàn)斗人員的信息戰(zhàn)優(yōu)勢(shì),包括網(wǎng)絡(luò)、指揮控制、情報(bào)、監(jiān)視、偵察以及空間系統(tǒng)。

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