納米材料3D結構石墨烯和量子點的光電探測器芯片
納米材料3D結構石墨烯和量子點的光電探測器芯片
多年來，僅壹或幾個原子厚的二維納米材料就在材料科學界風靡壹時。以石墨烯為例。這種單層的碳原子產生的材料比鋼強數百倍，具有高導電性和超柔韌性。
加州大學聖地亞哥分校雅各布斯工程學院的納米工程教授Oscar Vazquez-Mena正在將這些類型的材料推向新的高度。他的研究專註於將不同的納米級材料以3D形式集成在壹起，以創建用於環境監測，能量收集和生物醫學應用的全新設備。Vazquez-Mena最近因國家研究基金會的壹個此類項目而獲得了為期五年，50萬美元的職業獎。
該項目涉及將石墨烯與被稱為量子點的半導體納米粒子相結合，以創建能夠"看到"人眼不可見的各種不同波長的光（例如紅外和紫外線）的設備。這些被稱為多光譜光電探測器的設備可以使相機拍攝感染，有毒氣體和有害輻射的照片。檢查食品質量或汙染；並監測空氣和水的質量。他們還可以在夜間和有霧的時候幫助視力。
集成石墨烯和量子點的芯片。
Vazquez-Mena的方法將使這些設備超薄。他說："由於我們正在使用納米材料，因此原則上我們可以設計非常薄的光電探測器，其厚度約為1微米，可以很容易地集成到智能手機和其他移動設備中，以便在實驗室外方便地部署。"
用超聲波對大腦成像
在另壹個項目中，巴斯克斯-梅納（Vazquez-Mena）正在堆疊納米結構以構建3D陣列，該陣列可以使超聲波穿過頭骨並對人腦進行非侵入式成像和刺激。這樣的技術將對治療腦部疾病和創傷很有用，而無需打開顱骨或將電線和植入物插入大腦。它還可以使醫生迅速診斷出患者的腦部創傷，而不必執行昂貴的MRI掃描。
要使超聲波穿過顱骨並進入大腦並非易事。人類的頭顱骨相對較厚且密集，因此它可以反射或吸收超聲波，然後才能將其送入大腦。
為了克服這個障礙，Vazquez-Mena正在設計壹種特殊的材料，稱為超材料，該材料由納米結構組成，可以抵消頭骨產生的反射，並從根本上重定向超聲波穿過頭骨。該超材料由氮化矽和微尺度聲腔的納米薄膜。兩個組件以3D陣列的形式排列在壹起，可使材料以常規材料無法完成的方式操縱聲波。
Vazquez-Mena說："這是基於納米材料構建3D結構的另壹個例子，該結構可實現令人興奮的新特性。"