石墨烯：新型傳感器芯片可提供夜視能力

　　今年4月，有研究人員公布一項智能隱形眼鏡計劃，它能讓使用者擁有紅外“夜視”能力。通過(guò)把石墨烯夾入到兩片鏡片中間，產(chǎn)生一種能夠捕捉從可見(jiàn)光到紅外線(xiàn)的任何光的傳感器。他們已經(jīng)制成一個(gè)比手指甲還小的原型，專(zhuān)家表示，有一天它將會(huì )被嵌入鏡頭，為士兵和其他有需要的人提供夜視能力。

　　近日，荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現用石墨烯薄片制成的“鼓面”，能夠在光的作用下發(fā)生振動(dòng)，根據這一原理能夠檢測到非常微小的位置和力度的變化，未來(lái)有望據此用石墨烯制造出具備超高靈敏度的傳感器設備和量子計算機內存芯片。相關(guān)論文發(fā)表在近日出版的《自然·納米技術(shù)》雜志上。

　　石墨烯以其獨特的機械和電氣性能聞名于世，而最近荷蘭的科學(xué)家們發(fā)現，這種神奇材料還具有一種獨特功能。由于單層石墨烯只有一個(gè)原子厚，質(zhì)量極低，因此研究人員設想能否用其制造出一面能夠感受到微小振動(dòng)的“鼓”。這面鼓的鼓面由石墨烯制成，敲擊它的鼓槌則是以微波頻率發(fā)射的光。

　　領(lǐng)導這項研究的荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的維伯·辛格博士和他的同事用石墨烯在一個(gè)光力學(xué)空腔中對這一設想進(jìn)行了驗證。他們發(fā)現，在光力學(xué)空腔中，他們能夠通過(guò)觀(guān)察光干涉現象產(chǎn)生的圖案，檢測出物體位置及其微小的變化，精度能夠達到17飛米(原子直徑的一萬(wàn)分之一)。

　　物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道稱(chēng)，實(shí)驗中的光不僅有利于檢測到鼓的位置，同時(shí)也能夠向鼓面施加壓力。來(lái)自光的推力非常非常小，但足以推動(dòng)質(zhì)量極小的用石墨烯制成的鼓面，讓其發(fā)生位移。這意味著(zhù)科學(xué)家們可以用光敲擊石墨烯制成的鼓。根據這一原理有望制造出具備超高靈敏度的傳感器設備。

　　此外，科學(xué)家也可以用它來(lái)制造內存，這些微波光子能夠將光轉化為機械振動(dòng)，并將其存儲長(cháng)達10毫秒的時(shí)間。雖然對人類(lèi)而言10毫秒極其短暫，但對目前的計算機芯片而言這已經(jīng)不少了。辛格稱(chēng)，他們的一個(gè)遠期目標是通過(guò)這種二維晶體鼓來(lái)研究量子運動(dòng)。

　　辛格說(shuō)，如果敲擊一個(gè)普通的鼓，鼓面只會(huì )發(fā)生上下振動(dòng)。而如果敲擊的對象是一個(gè)量子鼓，將不僅能夠通過(guò)敲擊讓鼓面發(fā)生振動(dòng)，還能使其形成一種量子疊加狀態(tài)：鼓面將同時(shí)既在上面也在下面。這種奇怪的量子運動(dòng)不僅具有科學(xué)相關(guān)性，還能夠在量子記憶芯片上獲得應用。在一臺量子計算機中，量子比特同時(shí)既可以是0也可以是1，因此其運算速度遠遠超過(guò)目前傳統的計算機。石墨烯制成的量子鼓就具備這種能力，它能夠在用與普通RAM芯片相同的方式來(lái)存儲數據的同時(shí)，接收和存儲量子計算機的量子計算結果。