小小石墨烯，“嗅出”炸药味
2016-08-21 22:07:42   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

据麦姆斯咨询报道，莫斯科物理技术研究院的科学家们发现，石墨烯可能是制造一种等离子装置的理想材料。应用石墨烯的这种等离子装置能够在分子层面上检测爆炸物、有毒化学品和其它有机化合物。

科学界长期以来一直致力于研究“等离子体”这种准粒子的潜在应用。在《Physical Review B》杂志近期发表的一篇论文中，研究者指出，在固态物质中，自由电子的振动自由运动构成固体等离子体，充分利用它们的物理特性，或可为高精度电子和光学研究带来新突破。

金属、类金属中通常含有密度较高的自由电子，因此，科学家尤为关注在这些材料中，电磁波与等离子体表面作用所引起的物理效应增强。亚波长光聚合（sub-wavelength light focusing）或能开启等离子体效应的一项重要潜在应用，它能够将等离子体测量装置的灵敏度提高到足以辨别单个分子。

这样的测量灵敏度超越了所有传统（经典）光学仪器的测量范围。然而，等离子体在金属中会因为电阻的存在迅速失去能量，因此它们不能自我稳定存在。为了突破这个难题，科学家致力于研究具有预先确定的微型结构的复合材料，这其中便包括石墨烯。

由Yurii Lozovik教授领导的纳米结构光谱学实验室团队开发了一种量子模型，能够预测石墨烯中的等离子体运动，展示表面等离子体发射二极管（SPED）和等离激子纳米激光器（Spaser）的运行，等离激子纳米激光器的结构中包含一层石墨烯。这些装置都能够在红外光谱区域中工作，都具有很广泛的应用空间，比如探测可爆炸物和有毒化学品。

该研究团队成员之一Alexander Dorofeenko介绍道：“基于石墨烯的等离激子纳米激光器可用于紧凑型光谱测量设备的设计开发，实现物体单个分子的探测，这将产生很多潜在的重要应用。这些基于石墨烯的传感器，能够通过探测有机物分子的特征跃迁振动（分子的“指纹”）而检测有机物的化学结构。分子特征跃迁振动产生的光谱的发射和吸收波长都落在了中红外光谱区域，而这些光谱区域正好是基于石墨烯的等离激子纳米激光器的运行区域。”