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最新Nature:蜂蜜可用来控制石墨烯的电流和电压特性
来源: 材料科技在线 时间: 2017-09-29 浏览: 2748

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上图所示为液态金属的石墨烯场效应晶体管图和由蜂蜜组成的电解栅极电介质中电荷分布的表征图

查理德.奥多涅斯博士,太平洋海空作战系统中心的纳米材料科学家。去年罹患胃痛时,偶然发现了蜜蜂的副作用--即无毒且可控制石墨烯的电流和电压特性。

科迪.林希是查理德.奥多涅斯的同事兼朋友,送给他一些蜂蜜作为圣诞节礼物,并且用于治疗胃病。查理德.奥多涅斯索性将它放在工作室,便于日常使用。有一天,二人正在研究可用于制造石墨烯晶体管的各种介电材料。首先,他们尝试用水作为顶栅电介质来控制石墨烯的电导率,然而并没有成功,于是他们尝试另一种电解液--各种糖和去离子水的组合物,效果仍旧不理想。就在此时,蜂蜜引起了奥多涅斯的注意,科学突破就这样在偶然中发生了。

该发现于9月22日发表在《自然科学杂志》上,详细阐述了蜂蜜是如何在石墨烯表面产生了一种纳米级别的双电子层,并且能够用于石墨烯的双极电波输送

查理德.奥多涅斯说,“作为一种顶栅电介质,由于水的导电性太强,所以我们希望通过添加糖和去离子水来控制离子组成,从而降低导电性。然而,由于其漏电较多,效果也不尽如意。使我走出沮丧的正是离我不远处科迪买的蜂蜜,所以我们决定在石墨烯上添加蜂蜜充当其顶栅电介质--蜂蜜或许可以模拟我曾经在文章中了解到的电介质凝胶。出乎意料的是所有人都持反对意见,但是我们尝试了,并且成功了。”

查理德.奥多涅斯、池袋林、太平洋海空作战系统中心的研究团队与马诺阿的夏威夷大学通力合作,致力于研制新型石墨烯装置,属于海军创新科学与工程专业之一,海军创新科学与工程曾资助了廉价、轻质、灵活的以石墨烯为基的装置成为下一代传感器和可穿戴装置。

池袋林说,“一般来说,传统的电解栅极晶体管是用离子凝胶材料制成的,但是你必须熟练掌握合成过程,并且需要几个月的时间,才能确定这些凝胶在环境中运行所需的正确配方。由于一些液体是有毒的,所以实验必须在可控环境中进行。而蜂蜜则完全不同,不仅材料相似,更重要的是安全、廉价且易于使用。蜂蜜的使用是制备离子凝胶的中间步骤,很有可能会替代某些特定的应用 

查理德.奥多涅斯和池袋林设想将以蜂蜜为基体的石墨烯产品用于快速成型技术装置,从而可以从结果出发,轻松快速的重新制造设备。同时在使用蜂蜜之前,也不需要花几个月的时间来开发材料,团队可以采用蜂蜜进行初步测试,而不必等待昂贵的制造设备,从而可以节约大量时间。

查理德.奥多涅斯也在科学、技术、工程和数学的推广工作中看到这种产品的用途,由于蜂蜜的无毒性,也可以用来教授学生。

去年该团队发现,可以使用液态金属代替刚性电极(如金、银)与石墨烯进行电接触,紧接着,今年再次发表这一创新发现。再加上对石墨烯和多光谱检测的研究,荣获杰出技术开发类联邦实验室联盟远西地区奖项。

太平洋海空作战系统中心是海军研究与开发实验室,主要负责确保战斗人员的信息战优势,包括网络、指挥控制、情报、监视、侦察以及空间系统。

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