石墨烯傳感器：室內空氣檢測小能手

材料牛注：最求生活質量的你是否還在努力提高家里的空氣質量，卻又因為沒有有效的檢測工具而煩惱不已?如今一種新型的石墨烯傳感器將為你解決這一難題，讓你想測就測！

南安普敦大學科學家與日本北陸先端科學技術大學院大學（JAIST）合作，開發了一種用于檢測室內空氣污染且具有低能耗特點的石墨烯傳感器。

近年來，由于人們生活環境的空氣污染而引發的健康問題日益突出，人們對空氣污染愈發重視。但這些有害化學氣體的濃度僅低至十億分之一（ppb），就目前的傳感器技術水平很難檢測到如此之低的濃度。該傳感器有效地解決了這一難題，它能夠檢測來自建筑和裝飾材料，家具，甚至是家庭用品中的揮發性氣體有機化合物（VOC）分子以及單個的CO₂分子。

該研究小組在負責人Hiroshi Mizuta教授，Jian Sun博士和JAIST助理教授Manoharan Muruganathan的共同努力下開發了一種新型的傳感器，該傳感器通過施加電場將CO₂分子一個接一個地吸附到懸浮石墨烯（排列成蜂巢狀六方晶格結構的單層石墨烯）上，從而檢測CO₂分子濃度。

通過監測具有導電性的石墨烯束發現，在對CO₂分子進行吸附和解吸【注】的過程中，石墨烯表現出“量子化”的電阻變化（逐步增加或減少電阻）。采用這種方式檢測濃度約為30 ppb的CO₂氣體，僅僅需要幾分鐘的時間。該成果已發表在Science Advances上發表。

“相對于市面上的環境監控工具，這種尖端傳感技術不僅能夠實現顯著小型化，從而降低重量、節約成本，而且使我們的檢測極限從ppm級別提高到了ppb級別。” Mizuta教授這樣說道。

最近該研究小組成員Harold Chong教授，Marek Schmidt教授和Jian Sun教授在南安普大學，采用一種特殊的薄膜開發了一種新型石墨烯開關。這種開關僅需非常低的電壓（一般低于三伏），就可以用于按需驅動電子部件，從而大大提高了個人電子設備的電池壽命。

Mizuta教授和他的研究小組目前正致力于將兩種技術結合，從而打造一個能夠檢測單個分子的超低功耗環境傳感器系統。

【注】解吸，指吸收的逆過程，又稱氣提或汽提，是將吸收的氣體與吸收劑分開的操作。

原文參考地址：Graphene-based Sensor Detects Air Pollution in the Home

本文由編輯部張文博提供素材，郝桂平編譯，薛文嘉審核。