利用石墨烯设计等离子体传感器

本文摘要：据麦姆斯咨询报导，中国计量大学的科学家利用石墨烯的等离子体可检测有所不同波长的特性设计出有一款红外传感器（参见光学期刊Opt.Mater.Express，doi：10.1364/OME.9.000035）。这款小型固定式传感器有朝一日将用作检测病原体、微量气体或其他物质。 探寻石墨烯和等离子体子许多利用纳米级传感器设计的实验探寻到了表面等离子体激元（SPP，由光唤起的电磁表面波）的可能性。感测介质的折射率再次发生微小变化，表面等离子体共振不会再次发生显著的位移。

据麦姆斯咨询报导，中国计量大学的科学家利用石墨烯的等离子体可检测有所不同波长的特性设计出有一款红外传感器（参见光学期刊Opt.Mater.Express，doi：10.1364/OME.9.000035）。这款小型固定式传感器有朝一日将用作检测病原体、微量气体或其他物质。

探寻石墨烯和等离子体子许多利用纳米级传感器设计的实验探寻到了表面等离子体激元（SPP，由光唤起的电磁表面波）的可能性。感测介质的折射率再次发生微小变化，表面等离子体共振不会再次发生显著的位移。

SPP实验一般来说用于贵金属作为等离子体表面，但是这些材料只对红外线再次发生号召。以前使用图形化超强材料设计的传感器不能在相同的时间测量特定的频率。坐落于杭州的中国计量大学的研究小组将思路改向了石墨烯。

因为石墨烯与红外光相互作用较好，研究小组还明确提出了在氟化钙介电衬底上使用石墨烯作为等离子体材料的设计。利用计算机仿真，科学家们找到如果石墨烯构成半径为40nm的圆盘，其中每个圆盘的晶体结构中都包括一个小的偏心圆形缺失，将不会再次发生什么？石墨烯圆盘顶部的离子凝胶层会向装置获取偏置电压。

一款由纳米级石墨烯圆盘阵列包含的新型传感器，每个圆盘有一个偏心孔，需要同时检测两种物质（红球）。这些圆盘坐落于离子凝胶（图中绿色部分）和氟化钙（图中浅粉色部分）之间，用作向传感器产生电压并协助产生SPP。缺失引进方式缺失的不存在唤起了一种被称作等离子体杂交的现象，这种现象往往在中红外光谱中产生双波段共振峰。在X-Y平面移动圆盘内缺失的方位并测量由此产生的入射光谱变化，指出该阵列是偏振脆弱的。

科学家可以通过调整另加电压来转变传感器的灵敏度，从而检测有所不同物质。将传感器置放目标物质附近，传感器的折射率不会再次发生转变，从而对观测信号展开标记。中国计量大学研究小组报告说道，他们设计的传感器灵敏度超过了550cm–1/RIU。来自中国浙江理工大学和丹麦理工大学的研究人员也参予了这项研究。

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