一個(gè)國(guó)際聯(lián)合研究小組近日宣布，通過(guò)在石墨烯中加入硼原子的方式，他們開(kāi)發(fā)出一種靈敏度極高的氣體傳感器。該裝置能“嗅”出空氣中濃度極低的有害氣體，在人們還未察覺(jué)時(shí)發(fā)出警報(bào)。該研究還有助于改善鋰離子電池和場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能。
用石墨烯制成的氣體傳感器已具有很高靈敏度，但科學(xué)家們并不想止步于此，希望通過(guò)在石墨烯中摻入其他元素的方式讓其性能得到進(jìn)一步提升。
美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)物理學(xué)、化學(xué)和材料學(xué)教授莫里西歐·特倫斯經(jīng)過(guò)不斷更換摻入元素，成功合成了1厘米見(jiàn)方的高品質(zhì)摻硼石墨烯片。為防止硼化合物暴露在空氣后快速分解，他們研制中用到了類似起泡器的化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)。
核心部件制成后，被送往本田研究院的美國(guó)公司進(jìn)行組裝。2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家康斯坦丁·諾沃肖洛夫的實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)研究傳感器的傳輸機(jī)制。此外，比利時(shí)、日本和中國(guó)的科學(xué)家也促成了這項(xiàng)研究。
測(cè)試顯示，新的氣體傳感器能夠探測(cè)到濃度極低的有害氣體分子，如空氣中含量為十億分之一的氮氧化合物和百萬(wàn)分之一的氨氣，靈敏度比單純用石墨烯制成的氣體傳感器要分別高出27倍和1000倍。
負(fù)責(zé)此項(xiàng)研究的本田研究所首席科學(xué)家阿維迪克·哈瑞泰元認(rèn)為，新方法開(kāi)辟了一條制造超高靈敏度氣體傳感器的新途徑。該技術(shù)未來(lái)極有可能突破1000的五次方分之一檢出限，在靈敏度上，比目前最先進(jìn)的氣體傳感器高6個(gè)數(shù)量級(jí)。
未來(lái)這種傳感器有望在科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是有毒有害氣體、超標(biāo)排放的汽車尾氣，還是大氣污染中的氮氧化合物都會(huì)在它面前一一顯出原形。研究人員稱，除檢測(cè)有毒和易燃?xì)怏w外，這種摻硼的石墨烯理論上還能幫助改建鋰離子電池和場(chǎng)效應(yīng)晶體管。