石墨烯传感器：室内空气检测小能手

材料牛注：最求生活质量的你是否还在努力提高家里的空气质量，却又因为没有有效的检测工具而烦恼不已?如今一种新型的石墨烯传感器将为你解决这一难题，让你想测就测！

南安普敦大学科学家与日本北陆先端科学技术大学院大学（JAIST）合作，开发了一种用于检测室内空气污染且具有低能耗特点的石墨烯传感器。

近年来，由于人们生活环境的空气污染而引发的健康问题日益突出，人们对空气污染愈发重视。但这些有害化学气体的浓度仅低至十亿分之一（ppb），就目前的传感器技术水平很难检测到如此之低的浓度。该传感器有效地解决了这一难题，它能够检测来自建筑和装饰材料，家具，甚至是家庭用品中的挥发性气体有机化合物（VOC）分子以及单个的CO₂分子。

该研究小组在负责人Hiroshi Mizuta教授，Jian Sun博士和JAIST助理教授Manoharan Muruganathan的共同努力下开发了一种新型的传感器，该传感器通过施加电场将CO₂分子一个接一个地吸附到悬浮石墨烯（排列成蜂巢状六方晶格结构的单层石墨烯）上，从而检测CO₂分子浓度。

通过监测具有导电性的石墨烯束发现，在对CO₂分子进行吸附和解吸【注】的过程中，石墨烯表现出“量子化”的电阻变化（逐步增加或减少电阻）。采用这种方式检测浓度约为30 ppb的CO₂气体，仅仅需要几分钟的时间。该成果已发表在Science Advances上发表。

“相对于市面上的环境监控工具，这种尖端传感技术不仅能够实现显著小型化，从而降低重量、节约成本，而且使我们的检测极限从ppm级别提高到了ppb级别。” Mizuta教授这样说道。

最近该研究小组成员Harold Chong教授，Marek Schmidt教授和Jian Sun教授在南安普大学，采用一种特殊的薄膜开发了一种新型石墨烯开关。这种开关仅需非常低的电压（一般低于三伏），就可以用于按需驱动电子部件，从而大大提高了个人电子设备的电池寿命。

Mizuta教授和他的研究小组目前正致力于将两种技术结合，从而打造一个能够检测单个分子的超低功耗环境传感器系统。

【注】解吸，指吸收的逆过程，又称气提或汽提，是将吸收的气体与吸收剂分开的操作。

原文参考地址：Graphene-based Sensor Detects Air Pollution in the Home

本文由编辑部张文博提供素材，郝桂平编译，薛文嘉审核。