石墨烯——用作可調諧紅外探測器

研究人員已經成功地研發出由石墨烯製成的可調諧紅外過濾器，該濾光器將通過控制濾光器的石墨烯摺紙的機械形變來改變紅外護目鏡濾光器的頻率，而不是通過替換用於過濾材料的特定光譜的護目鏡。

士兵們經常需要通過煙霧、灰塵或空氣中的任何其他煙霧來探測現場或前線的毒素或其他化學物質。為了識別這些化學物質，他們使用紅外感測器和光譜儀，這些感測器和光譜儀允許特定顏色的光以對應於每種化學物質的特定頻率發光。識別每種化學品將需要士兵用獨特的過濾器覆蓋護目鏡，使得化學信號能夠以特定頻率（即特定顏色）通過。

這是一項由美國空軍科學研究辦公室資助的研究，該科研室不僅對那些對不同紅外波長敏感的感測器感興趣，而且對機械可控和可調諧的感測器也很感興趣。研究結果發表在一篇題為「用於可調諧電漿諧振的機械可重構體系石墨烯」的論文中。

「通常當你將石墨烯放在基板上時，它幾乎是透明的，只吸收百分之二點三的光，」南說。「在某些角度上，你可以看到它，我們利用這種多功能性，使其他結構如石墨烯變得靈活而透明。」

因為它是單原子薄的，石墨烯通常是平的。研究團隊提出了一個問題：如果你通過摺紙來皺起石墨烯，會發生什麼？你能通過改變石墨烯的形貌來改變石墨烯的特性嗎？

據介紹，科學家們以前從未嘗試過使用其他傳統材料的想法，因為它們很脆，不能彎曲易斷裂。石墨烯的獨特之處在於它不僅薄而且有彈性，這意味著它在彎曲時不易斷裂。

「假設我們通過機械變形來產生石墨烯皺紋，」南說。「如果你有一定的尺寸的皺紋石墨烯，那麼石墨烯吸收光線的方式會發生什麼變化？我們希望將起皺的石墨烯的尺寸與其光吸收聯繫起來。」

南的團隊發現，實際上，由於石墨烯的結構和大小不同，石墨烯吸收光線的方式也有所不同，從而產生不同的顏色。另外，與紙張不同的是，在摺疊或摺疊後不易平折，石墨烯可以重新拉伸變平並再次起皺。不僅如此，光吸收量可以改變大約10倍。

喬治梅森大學的康教授說：「通過改變形狀，您可以通過控制等離子共振條件來吸收不同頻率的光線，通過機械控制石墨烯皺紋的高度和波長，你還可以激發不同的表面等離子體激元，從而吸收不同的頻率，最後你將會得到一個可調的濾波器。」

通過選擇石墨烯作為紅外護目鏡的過濾器，用戶可以轉動旋鈕來拉伸和壓縮石墨烯。這樣就可以改變被吸收的光的波長。因此，作為其應用的一個例子，固體可以很容易地將石墨烯過濾器調整到所需的波長，以匹配它正在尋找的化學物質的類型。

「在傳統的過濾器中，一旦你製作了一個過濾器，無論大小如何，都有一個獨特的光波長」南總結道。「而使用石墨烯，取決於您拉伸和釋放的程度，您可以在不同的波長光下進行通信。」

這項國際合作的工作項目，還得到了美國空軍科學研究局和國家科學基金會的支持。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！