本科毕业论文石墨烯光电探测器

纳米材料3D结构石墨烯和量子点的光电探测器芯片

多年来，仅一或几个原子厚的二维纳米材料就在材料科学界风靡一时。以石墨烯为例。这种单层的碳原子产生的材料比钢强数百倍，具有高导电性和超柔韧性。

加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的纳米工程教授Oscar Vazquez-Mena正在将这些类型的材料推向新的高度。他的研究专注于将不同的纳米级材料以3D形式集成在一起，以创建用于环境监测，能量收集和生物医学应用的全新设备。Vazquez-Mena最近因国家研究基金会的一个此类项目而获得了为期五年，50万美元的职业奖。

该项目涉及将石墨烯与被称为量子点的半导体纳米粒子相结合，以创建能够"看到"人眼不可见的各种不同波长的光（例如红外和紫外线）的设备。这些被称为多光谱光电探测器的设备可以使相机拍摄感染，有毒气体和有害辐射的照片。检查食品质量或污染；并监测空气和水的质量。他们还可以在夜间和有雾的时候帮助视力。

集成石墨烯和量子点的芯片。

Vazquez-Mena的方法将使这些设备超薄。他说："由于我们正在使用纳米材料，因此原则上我们可以设计非常薄的光电探测器，其厚度约为1微米，可以很容易地集成到智能手机和其他移动设备中，以便在实验室外方便地部署。"

用超声波对大脑成像

在另一个项目中，巴斯克斯-梅纳（Vazquez-Mena）正在堆叠纳米结构以构建3D阵列，该阵列可以使超声波穿过头骨并对人脑进行非侵入式成像和刺激。这样的技术将对治疗脑部疾病和创伤很有用，而无需打开颅骨或将电线和植入物插入大脑。它还可以使医生迅速诊断出患者的脑部创伤，而不必执行昂贵的MRI扫描。

要使超声波穿过颅骨并进入大脑并非易事。人类的头颅骨相对较厚且密集，因此它可以反射或吸收超声波，然后才能将其送入大脑。

为了克服这个障碍，Vazquez-Mena正在设计一种特殊的材料，称为超材料，该材料由纳米结构组成，可以抵消头骨产生的反射，并从根本上重定向超声波穿过头骨。该超材料由氮化硅和微尺度声腔的纳米薄膜。两个组件以3D阵列的形式排列在一起，可使材料以常规材料无法完成的方式操纵声波。

Vazquez-Mena说："这是基于纳米材料构建3D结构的另一个例子，该结构可实现令人兴奋的新特性。"