美國萊斯大學(xué)工程師已開發(fā)新一代傳感技術(shù)

美國萊斯大學(xué)工程師已開發(fā)出一種方法，可將完整的柔性二維電路從制造平臺轉(zhuǎn)移到曲面和其它光滑表面；這種電路能夠與近場電磁波耦合，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象本身的一部分，將會怎樣呢？美國萊斯大學(xué)（Rice University）的工程師相信其二維解決方案能夠做到這一點。據(jù)麥姆斯咨詢報道，美國萊斯大學(xué)由材料科學(xué)家Pulickel Ajayan和Jun Lou領(lǐng)導(dǎo)的工程師團(tuán)隊已開發(fā)出一種方法，可制造出與器件無縫集成的原子平面（atom-flat）傳感器，以報告它們感知到的信息。自2004年將石墨烯引入材料界以來，電子有源二維材料一直是研究熱點。盡管該材料經(jīng)常宣稱擁有強大的能量，但卻很難實現(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)隊在美國萊斯大學(xué)工程師Jacob Robinson的實驗室中發(fā)明了一種新方法，來保存材料及其包括電極在內(nèi)的相關(guān)電路，使其被移動到彎曲或其他光滑表面時保持完整。他們將研究結(jié)果發(fā)表于美國化學(xué)學(xué)會期刊ACS Nano。

美國萊斯大學(xué)團(tuán)隊用金電極制作出10納米厚的硒化銦光電探測器并將其置于光纖上，以此驗證了這一概念。由于探測器與光纖的距離非常近，近場傳感器可有效地耦合其倏逝場（懸浮在纖維表面的振蕩電磁波），并準(zhǔn)確地探測到光纖內(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際應(yīng)用中應(yīng)用二維器件的可能性，”Lou認(rèn)為?！袄纾５椎墓饫w長達(dá)數(shù)千英里，如果出現(xiàn)問題，很難確切地知道問題發(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?！盠ou說，我們實驗室已很擅長將不斷增長的二維材料從一個表面轉(zhuǎn)移到另一個表面，但添加電極和其它元件會使這一過程復(fù)雜化?！跋胂?a target="_blank">晶體管，”Lou補充說，“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)。”未加工的二維原料通常會在頂部鋪一層聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate，簡稱PMMA），即為俗稱的有機玻璃，萊斯大學(xué)研究人員就是利用了該技術(shù)。

但還需一個堅固的底層，這樣不僅可以在移動過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，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，同時在轉(zhuǎn)移到目標(biāo)平面前易蝕刻。Lou介紹道：“我們花了相當(dāng)長的時間來開發(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驗。雖然到目前為止，萊斯實驗室只開發(fā)了無源傳感器，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。