近日，中國研究人員在最新一期《美國化學(xué)學(xué)會·納米》雜志發(fā)表報告說，他們開發(fā)出可以模仿狗鼻子嗅覺功能的高質(zhì)量石墨烯基納米卷。
石墨烯是一種具有蜂窩狀二維單原子層的單晶，是碳元素同素異形體的基本組成部分。理論上，石墨烯可以被認(rèn)為是無限大的芳香族分子，擁有很多卓越的性能。而氣體傳感器是一種集成氣體敏感材料的器件，通過敏感材料對氣體分子的吸附，從而導(dǎo)致電學(xué)性能變化，最終獲得氣體濃度變化與電學(xué)性能變化之間的函數(shù)關(guān)系。
石墨烯作為新興的納米材料，近年來在氣體傳感器上得到了全面的發(fā)展。近期研究表明其具有工作溫度低、功率消耗小、靈敏度高等特點。石墨烯傳感器的主要作用原理是，石墨烯與氣味和嗅覺接受神經(jīng)相似，氣體分子吸附在石墨烯表面，從而誘導(dǎo)石墨烯電導(dǎo)的改變。
2007年，曼徹斯特大學(xué)Novoselov研究小組首次用石墨烯制作了單分子檢測氣體傳感器。隨后Novoselov的工作讓許多科學(xué)家認(rèn)識到石墨烯在氣體傳感方面的應(yīng)用潛力，很多課研究人員對石墨烯傳感器做了更深入的研究，對其機(jī)理有了更全面的認(rèn)識，并且提升了其性能。
中國的研究人員也對石墨烯進(jìn)行了很多的研究活動。研究人員從狗鼻子中得到啟發(fā)，狗鼻子中有數(shù)百萬毛細(xì)管，表面積大，可幫助狗嗅出濃度極低的氣味，研究人員就據(jù)此選擇了表面積大、高溫下穩(wěn)定且耐用的石墨烯基納米卷制作氣敏傳感器。
華南師范大學(xué)和北京航空航天大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員使用非共價鍵超分子組裝法，將一種名為“聚苯乙烯磺酸鈉”的材料組裝在石墨烯片層表面，然后通過定向控制冷凍干燥技術(shù)使石墨烯基片層隨脫水過程產(chǎn)生卷曲，從而得到飽滿的石墨烯基納。除此之外，石墨烯基納米卷的生產(chǎn)過程簡單高效，有望大規(guī)模制備。
新型的石墨烯傳感器生產(chǎn)過程簡單高效，有望大規(guī)模制備。研究團(tuán)隊未來計劃用這種材料開發(fā)氣敏傳感器，用于檢測有毒氣體，以及用于醫(yī)學(xué)上的一氧化氮呼氣檢測器等設(shè)備。
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