Физики из МГУ превратили графен в сверхточные датчики света
Ученые из Московского университета и других российских вузов создали сверхчувствительные и дешевые датчики электромагнитного излучения на базе необычной формы графена, "нобелевского углерода", говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
"Мы изучали оптические свойства углеродных структур, полученных из восстановленного оксида графена в широком диапазоне длин волн: от видимого света до инфракрасного излучения. На его основе мы создали прототип болометра, который работает при комнатной температуре без дополнительного охлаждения", - заявил Станислав Евлашин из НИИ ядерной физики МГУ.
Болометр - это устройство для измерения потока энергии электромагнитного излучения, которое работает благодаря тому, что определенные материалы меняют свои свойства при поглощении энергии света и других форм электромагнитных волн, нагреваясь или начиная производить ток.
Создание высокочувствительных болометров, способных ощущать даже небольшие вспышки излучения - крайне сложная задача, так как их нагрев в работе ведет к изменению сопротивления материала, из которого они изготовлены, появлению паразитных токов и прочих помех, заметно снижающих точность их работы.
По этой причине болометры, которые используются для астрономических наблюдений и при поиске новых частиц в коллайдерах и прочих ускорителях, приходится охлаждать до очень низких температур, что заметно повышает их сложность и стоимость эксплуатации.
Евлашин, его коллеги по МГУ, а также ученые из Физического института РАН и Института проблем лазерных и информационных технологий РАН, нашли способ решить эту проблему, используя одну из самых дешевых форм графена, нобелевского углерода - так называемый "восстановленный оксид графена".
Оксид графена, как рассказывают ученые, получить достаточно просто - для этого нужно обработать кислородом поверхность пластины из графита, в результате чего возникнет порошок, состоящий из частиц "нобелевского углерода", соединенных с кислородом.
Графен сам по себе плохо поглощает свет и другие формы излучения - он пропускает до 98% видимого света и 99% теплового излучения, однако порошок из оксида графена, распыленный на подложке из кремния и обработанный лазером особым образом, оказался идеальным материалом для создания болометров.
Прототипы болометров, которые Евлашин и его единомышленники изготовили из подобного матерала, показали себя с хорошей стороны - они обладают высокой чувствительностью и при этом почти не греются и работают при комнатной температуре, что выгодно их отличает от других существующих версий этого прибора. По словам физиков, он поглощает около 98% энергии видимого излучения и 90% энергии теплового излучения, что является великолепным показателем для болометров.
Помимо научных целей, подобные устройства, как считают ученые, могут использоваться в качестве датчиков для детекторов движения, приборов ночного видения и прочих оптических устройств, где необходима высокая чувствительность.
