石墨烯「蛾眼」：黑夜看清世界的黑科技

纵观历史，科学家在大自然中获得了无数的灵感：从蝴蝶的翅膀中获得显示器开发的创意，从壁虎的脚联想到粘合剂，仿生学虽然已经不是个新鲜的技术，不过它在石墨烯这个新材料领域之中起到了关键的作用。

对于许多光学器件来说，光耦合效率是非常重要的，对于那些用来捕捉光的光点器件，特为尤甚，所以光反射涂层 (AR) 在这个领域有特别重要的意义。

光反射涂层是由折射率值不同电介质材料层层堆叠起来的，不同的电介质材料的厚度，就是决定光反射涂层能否在不同波长的光中发挥作用的关键。通常情况下，使用真空技术堆叠在一起的光反射层较厚，不能够满足太空望远镜等精密光学仪器的需求。

虽然现在的光反射涂层对于单一波长的光的吸收效果比较好，但是仍然不能达到某些光电子器件的需求。如果我们想要开发出像是「智能墙纸」这样更高效的转化日光为物联网主机提供电力的智能科技产品，我们就需要更轻薄、转化效果更好、造价更低的光反射涂层作为基础。

在开发纳米级别的光反射涂层的过程中，蛾眼强大的光吸收能力给了科学家们灵感。蛾千百年来都在夜间活动，它们的角膜不断进化，对光的捕捉效率不断提高，这使它们能够更好的躲避天敌，寻找食物。

科学家在蛾眼角膜中发现了一种纳米结构，并且仿照这种结构排序做出了针对红外图像的微型放映装置。

装置中使用的材料为15nm的石墨烯叠层，解耦后仿蛾眼的纳米结构排列，就得到了超薄的光吸收层。这种吸收层可有效吸收从红外线到紫外线的光，是能已知材料中能够吸收同等范围光波中最薄、效率最高的一种！

科学家们用计算机模型展示了石墨烯按照蛾眼结构排列的超强光吸收能力：按照蛾眼结构排列的石墨烯材料吸收光的能力是自由排列的五倍。将这种蛾眼排列的石墨烯材料涂在光反射涂层的表面，检测光的反射情况。测试表明，该材料和蛾眼引导光的方式一样，可以将光引导到光反射涂层上吸收。

科学家利用石墨烯为原料，通过DNA复制， 结合真空技术，制造出纳米尺寸的「人工蛾眼」光吸收器，可以像真正的蛾眼一样，高效率的吸收超宽范围的光。除了纳米级别的光吸收器，石墨烯蛾眼技术同样也可以用于制造更大面积的薄膜。因为石墨烯蛾眼的制造过程，将石墨烯层的电子特性保留，从而与真空堆叠技术兼容，可以大幅度的降低生产成本，使得它能在很多领域使用。

总之，我们已经跨过了最难一道坎，在蛾眼的启示下，我们利用石墨烯材料制造出了具有同样光捕捉能力的「石墨烯蛾眼」，并成功地将它运用在红外光电的MEMS（微机电系统）中。在接下来的研究中，科学家们将尝试把这种技术应用到更多的领域。

在未来智能系统之中，石墨烯蛾眼可以成为太阳能电池的材料，使用在光子转化为电子的区域内，利用其强大的光吸收能力，帮助实现由光能到电能的高效转化。石墨烯蛾眼将会驱动智能技术的发展，这种太阳能电池的应用不局限在上文提出的「智能系统」中，它同样可以应用在其他的光学组件之中，如光反射涂层眼镜、整流天线和光检测设备。

基于该项技术，科学家们还计划开发低成本，大面积的能量采集材料和设备，如果成本足够低廉，那么石墨烯蛾眼墙纸和石墨烯蛾眼热水器就都会成为可能。据称，科学家们接下来打算与公司进行合作，让更多的发展中国家能够使用到由这种超薄高效材料制作的下一代设备。

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