Использовав термоэлектрическое свойство графена, исследователи смогли создать новый тип детектора излучения.
Классифицированное как болометр, устройство имеет быстрое время срабатывания, и, в отличие от большинства аналогов, работает в широком диапазоне температур. Благодаря простому дизайну и сравнительно низкой стоимости, аппарат может быть подстроен под различные виды коммерческого применения.
Исследователи описали графеновый радиационный датчик в Applied Physics Letters.
«При открытии материала в 2004-м, мы ожидали появления абсолютно нового типа технологий, — отметил Григорий Скоблин из Технологического университета Чамерса в Швеции. – К несчастью, практическому применению графена мешают сильные фундаментальные ограничения».
В основном сейчас эксплуатируются механические свойства структуры.
«Но наше устройство показало возможность применения более фундаментальных характеристик», — сказал Скоблин.
Работа датчика основана на термоэлектрических свойствах графена. Нагревая часть устройства, радиация вызывает движение электронов. Они генерируют электрическое поле, создающее разность напряжений в приборе. Это позволяет напрямую измерить излучение.
Другие устройства полагаются на генерирование электрического тока или изменения сопротивления от поступающей радиации. Но их измерение требует внешнего источника питания. Новый механизм отличается большей простотой.
Небольшой размер графена обеспечивает быстроту реакции датчика. Он также сохраняет чувствительность к излучению при температуре до 200°С. Современные болометры обычно работают при цифрах, близких к абсолютному нулю.
Материал ранее уже использовался в подобных устройствах, отличавшихся большей эффективностью. Но там присутствовал двойной слой графена, что усложняло калибровку.
Прототип пока работает только с микроволновым излучением в 94 ГГц, но авторы планируют расширить диапазон. Они также намерены использовать химическое осаждение из паровой среды для выращивания больших кусков графена и продвижения к массовому производству.