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       来自美国堪萨斯州州立大学化学工程系的Vikas Berry教授，近日和他的团队利用石墨烯量子点有效改善传感器技术。在这一双项科研计划中，科学家首先研制出石墨烯量子点；这些超薄的石墨烯片具有优越的电子、机械和光学性能。其次，他们将这些量子点合并至传感器的电子隧道中。        为制造石墨烯量子点，工作人员利用石墨纳米切割技术来制造石墨烯纳米带。Berry团队中的博士后T.S. Sreeprasad用化学法将这些纳米带横向劈成100纳米厚度，然后将这些量子点在吸湿性超薄纤维上聚集成网状，并将该纤维两端系在电极上。这些量子点间隔小于1纳米以至于它们不会完全接触。聚集在一起的量子点外形就类似玉米穗上玉米粒的结构，玉米粒好比量子点，玉米穗就好比超薄纤维。

       局部湿度能够改变量子点内部的电流，而研究者们则通过调整湿度来控制量子点的间距。“如果降低该设备周围的湿度，超薄纤维就会失水进而收缩，而纤维上的石墨烯成分会随之以纳米尺度聚拢，这就加快了一个量子点到另一个点之间的电子输运。仅需读出电流值，我们就可以知道周围环境的湿度”，Berry解释道。

       Berry说，石墨烯量子点的间距每缩小0.35纳米，设备的传导性就增加43倍。此外，由于空气中含有水分，气压的降低也会减少空气含水量，进而使石墨烯量子点更加集聚，大大增加了其传导性能。量子力学研究发现，电子从一个电极到另一个非连接的电极的隧穿几率是有限的，这种几率以指数形式跟隧穿距离（亦或叫做电极间隙）呈反比。

       该研究应用前景十分广泛，特别是在改善湿度、压力和温度传感器技术方面。

       不同于一般的湿度传感器，这种基于石墨烯的传感器由于真空条件下极易感应的特性而显得尤为独特。Berry说，这些传感设备可以合并在宇宙飞船上，用于低湿度测量技术要求比较高的外空环境。此外，该设备还可用于探测火星上水的踪迹，而火星的大气压只有地球的一百分之一。在如此高真空的条件下，这种光传感器测量湿度的分辨率会变得更高。

       这种设备的核心在于电子隧穿调制技术；设备的传感反应通过聚合超薄纤维来实现。Berry说，目前，团队正研发其他的聚合物来扩大该设备的应用范围。

      “如果用易感应的聚合物来替代目前的超薄纤维，我们可以制造出一个全新的不同用途的传感器”，Berry补充道，“我预想这项技术对于传感技术将产生广泛而深刻的影响。”

      该研究得到美国国家科学基金CAREER奖项40万美元的资金支持，研究成果发表在Nano Letters上。（编译自＂Graphene Quantum Dots May Someday Tell If It Will Rain On Mars＂翻译：王现）