石墨烯是一种二维碳纳米材料,具有六方蜂窝状晶格,由具有SP杂化轨道的碳原子组成。石墨烯具有优异的光学、电学和力学性能,在材料科学、微纳加工能源、生物医学和药物输送等领域具有重要的应用前景。它被认为是未来的革命性材料。石墨烯是电化学生物传感器的理想材料,在多巴胺和葡萄糖的医学检测中具有良好的灵敏度。
石墨烯的主要应用
1.传感器:石墨烯可以做成化学传感器,这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性质来完成的。根据一些学者的研究,石墨烯化学检测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相媲美。石墨烯独特的二维结构使其对周围环境非常敏感。石墨烯是电化学生物传感器的理想材料,由石墨烯制成的传感器在检测医学中的多巴胺和葡萄糖方面具有良好的灵敏度。
2.晶体管:石墨烯可以用来制作晶体管。由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管仍然可以在接近单个原子的尺度上稳定工作。相比之下,目前用硅制作的晶体管,在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性;石墨烯对外场超快的反应速度,使得石墨烯制成的晶体管达到了极高的工作频率。例如,2010年2月,IBM宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到100GHz,超过同等尺寸的硅晶体管。
3.航空航天:由于其高导电、高强度、超薄等特性,石墨烯在航空航天军工领域的应用优势也极为突出。2014年,美国宇航局开发了用于航空航天应用的石墨烯传感器,可以检测地球中的微量元素美国高层大气和航天器的结构缺陷。石墨烯还将在超轻型飞机材料等潜在应用中发挥更重要的作用。