瑞典最近有研究人員研發(fā)出一種由石墨烯制成的探測器，或能徹底革新下一代太空望遠鏡中的傳感器。

石墨烯制成的探測器其原理是使用石墨烯實現(xiàn)太赫茲(THz)外差探測，將兩種太赫茲波(圖中紅色部分)射入石墨烯，然后在石墨烯中結(jié)合或混合。其中一種是由本地太赫茲輻射源(即本地振蕩器)產(chǎn)生的已知太赫茲頻率的高強度波。另一種是微弱的太赫茲波，以模擬來自太空的輻射波。 石墨烯將這些太赫茲波混合在一起，然后產(chǎn)生一種更低的千兆赫(GHz)頻率的輸出波，通常稱為“中頻(intermediate frequency)”，中頻可使用標(biāo)準(zhǔn)低噪聲千兆赫電子器件進行分析。中頻越高，探測器的帶寬就越寬，以達到精確識別天體內(nèi)部運動的目的。

目前除超導(dǎo)體外，很少有材料能夠滿足制造超靈敏、快速太赫茲天文探測器的要求。瑞典的研究人員已證明，這種工程石墨烯為太赫茲外差探測增添了一種新材料范例。

研究人員表示：“石墨烯可能是目前已知的唯一一種即使在沒有電子的情況下仍能有效導(dǎo)電/導(dǎo)熱的材料。通過在石墨烯表面聚集可接受電子的分子，我們已在石墨烯中實現(xiàn)了接近零電子的狀態(tài)，也稱為狄拉克點(Dirac point)。我們的研究結(jié)果表明，狄拉克點摻雜石墨烯是一種非常好的太赫茲外差探測材料?！?

“太赫茲探測器的核心是石墨烯與可接受電子的分子所集成的系統(tǒng)。這本身就是一種新型2D復(fù)合材料，從基礎(chǔ)理論的角度來說，該材料值得進行更深入的研究，因為它展示了由量子力學(xué)效應(yīng)驅(qū)動的全新電荷/熱的傳輸機制?！?

“根據(jù)我們的理論模型，這種石墨烯太赫茲探測器有可能在重要的1-5太赫茲光譜范圍內(nèi)達到量子限制工作狀態(tài)。此外，該探測器帶寬可超過20GHz，比目前最先進的技術(shù)所能提供的5GHz還要高?！?

石墨烯太赫茲探測器的另一個突出優(yōu)勢在于所需的功耗極低，比超導(dǎo)體所需的還要低幾個數(shù)量級。這將使量子限制的太赫茲相干探測器陣列成為可能，一款可在太赫茲頻率達到量子限制的輕量級且高能效的3D成像儀，為宇宙的3D成像打開大門，這對于完成這些雄心勃勃的太空任務(wù)來說至關(guān)重要。