科研人員通過石墨烯制造出靈敏度高且自供電的微型溫度傳感器

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來自牛津大學(xué)、代爾夫特大學(xué)和IBM蘇黎世的一組研究人員證明，石墨烯可用于構(gòu)建靈敏且自供電的溫度傳感器。這些發(fā)現(xiàn)為高度敏感的熱電偶的設(shè)計(jì)鋪平了道路，該熱電偶可以集成在納米器件甚至活細(xì)胞中。

可擴(kuò)展，可靠性高且可安裝在納米設(shè)備中的溫度傳感器芯片對(duì)于CPU未來的熱管理至關(guān)重要。通過沿著臨界點(diǎn)分布溫度監(jiān)控器來確定CPU某些部分的局部熱量，可以反饋到控制系統(tǒng)。作為響應(yīng)，熱管理可以允許通過點(diǎn)冷卻或負(fù)載分配（例如在不同的計(jì)算核心之間）進(jìn)行熱負(fù)載的重新分配，從而避免出現(xiàn)熱點(diǎn)并延長(zhǎng)設(shè)備壽命并節(jié)省能源。這樣的溫度傳感器應(yīng)具有較小的占地面積，高精度，消耗最少的功率并且與已建立的納米制造技術(shù)兼容。

熱電偶是自供電且相對(duì)容易制造的，因此是低成本測(cè)溫的理想選擇。由于它們的信號(hào)源自固有的材料特性，因此它們的靈敏度往往會(huì)有很小的差異。為了使用常規(guī)熱電偶實(shí)現(xiàn)集成測(cè)溫，通常需要兩次單獨(dú)的制造工藝，就可以很容易地集成到當(dāng)前晶圓中，集成的熱電偶已經(jīng)引起了人們的興趣，之前提到過的制造單金屬熱電偶目前還在推進(jìn)中。

牛津大學(xué)，代爾夫特大學(xué)和IBM蘇黎世大學(xué)的研究人員團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已證明，石墨烯可用于構(gòu)建敏感的，單一材料的自供電溫度傳感器。他們將石墨烯（一原子厚的碳原子片）圖案化成U形，在傳感端連接著一條寬窄的管腳。通過仔細(xì)調(diào)整石墨烯支腳的幾何形狀并利用電子在石墨烯器件邊緣的散射效應(yīng)，研究小組獲得了ΔS≈39μV/ K的最大靈敏度。

研究結(jié)構(gòu)可能為高靈敏度熱電偶的設(shè)計(jì)鋪平道路，并有可能集成在范德華結(jié)構(gòu)和未來的石墨烯電路中。此外，由于石墨烯的生物惰性和在各種情況下的穩(wěn)定性，使得這些熱電偶還可以在惡劣或敏感的環(huán)境（例如細(xì)胞和其他生物系統(tǒng)）中用作溫度傳感器。
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