石墨烯具有优良的电学、热学和力学性能,应用范围广泛和应用前景无限。本文我们一起关注,石墨烯和钕铁硼磁场与光驱动的科研发现和应用畅想。
日本:光推动的磁悬浮石墨烯
据多方报道,“磁悬浮”是利用材料的逆磁性和磁场实现,而当前在常温下具备更强的逆磁性材料就是石墨烯。2012年,日本青山学院大学在一项研究中,首次实现了用激光操纵磁悬浮石墨烯运动,通过改变石墨烯的温度,能改变它的悬浮高度,控制运动方向并让它旋转,而且演示了阳光也能让石墨烯旋转。
实验中,研究人员演示了用激光控制温度,使一小片磁盘状的石墨烯悬浮在一块钕铁硼永磁铁的上方。石墨烯的悬空高度会随着温度升高而下降,反之亦然。研究人员解释说,改变温度会改变石墨烯的磁化率,或它被外加磁场磁化的程度。在原子尺度,是激光的光热效应增加了石墨烯中热激电子的数量,热激电子越多,石墨烯的反磁性就越弱,从而悬浮的高度就越低。
青山学院大学教授安倍次郎(音译)介绍,由于该技术简单而且基本,预计它能用于日常生活的许多领域,比如运输系统、娱乐活动、光照制动器以及光能转换系统等。该研究最重要的一点是实现了实时运动控制技术,首次无需接触而推动一个悬浮着的反磁物体。
中国:光直接推动石墨烯运动
新华网6月19日消息,南开大学化学学院陈永胜教授和物理学院田建国教授领导的科研团队经过3年的研究,获得了一种特殊可在包括太阳光在内的各种光源照射下驱动飞行的石墨烯材料。其获得的驱动力是传统光压的1000倍以上,是科学界第一次用光推动一个宏观物体并实现宏观的驱动。
真空管中的是重为4毫克的形似“海绵”的圆饼状三维石墨烯材料,在不同光源的“推动”下,“海绵”瞬间发生了水平或竖直方向的位移,最大移动距离可达40厘米。
众所周知,目前几乎所有的航空、航天飞行均采用化学驱动,即通过喷射燃烧的化学物质来获得驱动力。产业前沿认为,这里的瓶颈是燃料的有限装载、越多越重、计时耗尽。因而,光直接驱动飞行是科学界和航空界一直追求的梦想。
产业前沿认为,以上所述的研究成果对研究光驱动运输工具有重要意义,将试验光驱动的石墨烯运动时的运输能力、以及将实验室的模型放大是当前研究过程需要解决的重要问题。