纳米材料三维结构石墨烯和量子点光电探测器芯片

多年来，厚度只有一个或几个原子的二维纳米材料在材料科学领域风靡一时。以石墨烯为例。这种由单层碳原子产生的材料比钢强几百倍，具有高导电性和超级柔韧性。

加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院的纳米工程教授奥斯卡·瓦兹奎-梅纳正在将这些类型的材料推向新的高度。他的研究重点是在3D中集成不同的纳米材料，以创建用于环境监测、能量收集和生物医学应用的新设备。瓦兹奎-梅纳最近因国家研究基金会的此类项目获得了为期五年、价值50万美元的职业奖。

该项目涉及将石墨烯与称为量子点的半导体纳米粒子结合起来，以创建能够“看到”人眼不可见的不同波长(如红外和紫外)的光的设备。这些设备被称为多光谱光电探测器，允许相机拍摄感染，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。他们也可以帮助他们的视力在晚上和有雾的时候。

集成石墨烯和量子点的芯片。

瓦兹奎-梅纳方法将使这些设备变得超薄。他说:“由于我们正在使用纳米材料，原则上，我们可以设计一种非常薄的光电探测器，厚度约为65，438+0微米，可以很容易地集成到智能手机和其他移动设备中，以便在实验室外部署。”

用超声波对大脑成像

在另一个项目中，瓦兹奎-梅纳正在堆叠纳米结构，以建立一个3D阵列，它可以使超声波穿过头骨，非侵入性地成像并刺激人脑。这种技术将非常有助于治疗脑部疾病和创伤，而无需打开颅骨或在大脑中插入电线和植入物。它还允许医生快速诊断患者的脑损伤，而不必进行昂贵的核磁共振扫描。

让超声波穿过颅骨进入大脑并不容易。人的头骨比较厚，比较致密，所以在把超声波送到大脑之前，可以反射或者吸收超声波。

为了克服这一障碍，瓦兹奎-梅纳正在设计一种叫做超材料的特殊材料，这种材料由纳米结构组成，可以抵消头骨产生的反射，从根本上改变超声波通过头骨的方向。超材料由氮化硅和微米级声腔纳米薄膜组成。这两种成分以3D阵列的形式排列在一起，这使得该材料能够以传统材料无法实现的方式操纵声波。

瓦兹奎-梅纳说，“这是基于纳米材料构建3D结构的又一个例子，可以实现令人兴奋的新功能。”