همانطور که می دانید گرافن یک ماده  فوق العاده و شگفت انگیز است. این ماده قوی ، شفاف، رسانای نور و الکتریسیته است. گرافن می تواند گرما را به الکتریسیته تبدیل کند. اخیرا محققان، از خواص ترموالکتریکی  گرافن برای توسعه نوع جدیدی از آشکارساز تابش استفاده کرده اند. این دستگاه جدید که به عنوان بولومتر یا تابش سنج طبقه بندی می شود زمان پاسخگویی بسیار سریعی دارد( بر خلاف سایر بولومترهای موجود) و می تواند در محدوده دمایی مختلفی کار کند. این دستگاه با هزینه تولید نسبتا اندک و طراحی ساده می تواند قابل مقیاس بندی باشد و برای کاربردهای صنعتی مختلفی مورد استفاده قرار گیرد.

با  کشف گرافن در سال 2004  انتظار می رفت نوع کاملا جدیدی از فناوری به دنیا معرفی شود. دکتر اسکوبلین از دانشگاه صنعتی چالمرز در سوئد در این باره چنین می گوید:

 اما متاسفانه این ماده نیز، دارای برخی از محدودیت های اساسی قدرتمند است.  این روزها، کاربردهای واقعی از گرافن در صنعت، بسیار محدود است.

گرافن که از یک ورقه واحد از اتم های کربن تشکیل شده و یک ساختار شبکه ای شش گوشه و مسطح را ایجاد می کند، به خاطر خواص مکانیکی اش در برخی از حوزه ها مورد استفاده قرار گرفته است.

 

 این مقاله را نیز بخوانید: گرافن چیست؟

 

دکتر اسکوبلین در این باره می گوید: اما دستگاه ما نشان داد که  خواص بنیادی و اساسی را می توان در کاربردهای واقعی هم مورد استفاده قرار داد. این بولومتر جدید بر اساس خواص ترموالکتریکی گرافن تولید شده است.  تابش، بخش هایی از این دستگاه را گرم می کند و باعث حرکت الکترون ها می شود.  الکترون هایی که از جای خود خارج شده اند، میدان الکتریکی را ایجاد می کنند و همین امر باعث توسعه تفاوت در ولتاژ در قسمت های مختلف دستگاه می شود.  سنجش مستقیم تابش توسط تغییر در ولتاژ سنجیده می شود. سایر دستگاه ها به تولید جریان الکتریکی یا تغییر در مقاومت ناشی از تابش ورودی وابسته هستند. با اینحال اندازه گیری و سنجس تغییر در جریان یا مقاومت نیازمند یک منبع قدرت خارجی است تا بتواند جریان اولیه را تولید نماید. بر اساس گفته های اسکوبلین، مکانیسم این روش بسیار ساده تر از سایر مکانیسم های به کار رفته در بولومترهاست. قطعه گرافن به کار رفته در این تابش سنجِ جدید بسیار کوچک است و بنابراین می تواند یکی از سریع ترین بولومترهایی باشد که با سرعت به شرایط موجود پاسخ می دهد. علاوه بر این، دستگاه  در دمای بالای 200 درجه سانیتگراد نیز به تابش حساس خواهد بود.  سایر محققان نیز قبلا بولومترهایی را با گرافن ساخته اند و خواص این دستگاه را بهبود بخشیده اند. با اینحال، چنین مدل هایی از دو لایه گرافن تشکیل شده اند و همین امر مقیاس بندی شان را دشوار می سازد. مزیت دیگر دستگاه ابداعی جدید، پوشش آن است. محققان در ابتدا روشی را برای پوشش دادن گرافن با  پلیمر دی الکتریک شناخته شده با عنوان  پاریلن(Parylene) توسعه دادند که تعادل خوبی از مقیاس پذیری و عملکرد را ارائه می کند.  می توان با پوشش دادن گرافن با بور نیترید شش ضلعی به عملکرد بهتری دست پیدا کرد اما اینکار دشوار است و تکنیک های پوشش دادن به سختی مقیاس بندی می شوند. سایر مطالعات نشان می دهند که بولومتر با بور نیترید شش ضلعی بهره وری کمتری دارد.  بولومتری که به عنوان نمونه اولیه ساخته شده است تنها در تابش مایکروویو در 94 گیگاهرتز کار می کند اما طراحی های بعدی این طیف فرکانس را گسترش خواهند داد. محققان قصد دارند در آینده از  رسوب بخار شیمیایی برای رشد قطعات بزرگتری از گرافن استفاده کنند و از این روش به تولید انبوه برسند.

 منبع:Azonano