掺硼石墨烯可制成超高灵敏度气体传感器
- 发布时间：2015-11-04 03:31:41 来源：科技日报 责任编辑：罗伯特
科技日报北京11月3日电 （记者王小龙）一个国际联合研究小组宣布，通过在石墨烯中加入硼原子的方式，他们开发出一种灵敏度极高的气体传感器。该装置能“嗅”出空气中浓度极低的有害气体，在人们还未察觉时发出警报。该研究还有助于改善锂离子电池和场效应晶体管的性能。
用石墨烯制成的气体传感器已具有很高灵敏度，但科学家们并不想止步于此，希望通过在石墨烯中掺入其他元素的方式让其性能得到进一步提升。
美国宾夕法尼亚州立大学物理学、化学和材料学教授莫里西欧·特伦斯经过不断更换掺入元素，成功合成了1厘米见方的高品质掺硼石墨烯片。为防止硼化合物暴露在空气后快速分解，他们研制中用到了类似起泡器的化学气相沉积系统。
核心部件制成后，被送往本田研究院的美国公司进行组装。2010年诺贝尔物理学奖获得者、英国曼彻斯特大学科学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫的实验室负责研究传感器的传输机制。此外，比利时、日本和中国的科学家也促成了这项研究。
测试显示，新的气体传感器能够探测到浓度极低的有害气体分子，如空气中含量为十亿分之一的氮氧化合物和百万分之一的氨气，灵敏度比单纯用石墨烯制成的气体传感器要分别高出27倍和1000倍。
负责此项研究的本田研究所首席科学家阿维迪克·哈瑞泰元认为，新方法开辟了一条制造超高灵敏度气体传感器的新途径。该技术未来极有可能突破1000的五次方分之一检出限，在灵敏度上，比目前最先进的气体传感器高6个数量级。
未来这种传感器有望在科学实验和工业中获得广泛的应用，无论是有毒有害气体、超标排放的汽车尾气，还是大气污染中的氮氧化合物都会在它面前一一显出原形。研究人员称，除检测有毒和易燃气体外，这种掺硼的石墨烯理论上还能帮助改建锂离子电池和场效应晶体管。
相关论文发表在11月2日出版的《美国国家科学院院刊》。
总编辑圈点
最近石墨烯频频亮相，有科学家利用它成倍提高电池效率，新电池何时用上且不论，更加实际的气体传感器倒是呼之欲出。鲨鱼能嗅出稀释一亿倍的血液，可比起高灵敏的石墨烯鼻子，鲨鱼也只能惊呼“人类就是牛”。这种顶级嗅测器不光能闻毒品、炸药，还能发现病人身上的特殊味道，用处可大了。
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