在石墨烯上消失的碳回路在安全和生物医学方面的用途
在电视剧“职业特工队”中,关于任务的指示都通过录音带来传递,且在完成以后会自动销毁。如果该电视剧可以被重新制作的话,制片人应该和乔治亚理工学院的Andrei Fedorov教授一起讨论关于他消失的电路来传递信息。通过聚焦的电子束在石墨烯上沉积碳原子,Fedorov及其同事开发了一种在石墨烯表面创造动态图样的技术。该图样可用于制作可重构的电子电路。石墨烯也是由碳原子组成,但是排列非常有序。该研究发表在《Nanoscale》杂志上,主要由美国能源部科技办公室资助完成。除了可以制造可消失的电路以外,该技术也可以用于进行时间控制,通过其他相关程序可控制相关步骤等。
“经过一段时间的演化以后,我们将可以制作电子回路。你可以设计一个电子回路,现在以一种方式进行操作,但是经过一天以后,由于碳原子在石墨烯表面发生扩散,因而你可能再也无法获得一个电子装置;今天你通过这个装置可以以这种方式进行操作,而明天或许完全不一样。”Andrei Fedorov说。
该项目开始时是为了清洁石墨烯表面的碳氢化合物。但是研究人员很快意识到,他们可以通过这种方式来创造图样。研究人员进一步发现,他们新形成的图样会在形成一段时间之后消失。他们使用电子测量方式和原子力显微镜证实了碳原子在石墨烯表层发生了移动,以便能最大限度地覆盖整个石墨烯表面。这种变化通常需要数十小时来完成,最终会形成p-n结。“电路结构会一直持续发生变化。这会使得你获得一个随时变化的装置,尤其是当我们使用电子束进行沉积的时候。”Fedorov说。
石墨烯是由排列有序的碳原子组成的。这种独特的结构使得石墨烯具有非常独特的结构,也促使越来越多的研究人员研究其在电子方面的应用。但是石墨烯也包含有碳原子,当在其表面沉积普通碳原子时,它们会在石墨烯表面慢慢迁移。碳原子在表面移动的速度可通过温度和合成的结构来进行判定。同时你也可以用激光将碳原子转变为石墨,从而形成固定的碳。“我们有多种方式来调节其动态状态,例如改变温度可控制碳原子扩散的速度,引导碳原子流或者改变碳原子的相等。通过聚焦的电子束诱导沉积过程的碳沉积与石墨烯之间的相互作用非常松散,所以它是流动的。”Fedorov说。
这种可消失的电路除了在安全领域具有潜在应用以外,Fedorov注意到该过程也可以用于进行临时的信息传递,该技术也可以用于控制药物释放或者其他生物医药过程。Fedorov及其同事目前只探索了在石墨烯中创建带电区域的简单图样,他们接下来计划使用p-n结来制造可在一定时间段内操作的装置。“在发现和进一步理解这种技术方面我们向前迈进了一大步。接下来我们将会展示这种技术更加复杂和独特的应用,这对于传统来说可谓望尘莫及。”
新材料在线编译整理——翻译:杨超 校正:摩天轮
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