夢幻材料石墨烯(graphene)再次突破眾人想像！最近英國薩里大學(University of Surrey)的研究員在研究蛾(moth)的眼球構造後得到靈感，因而利用石墨烯製造出有史以來光吸收最好的碳材料。這種材料可以用來製作吸收「非直接日光(indirect sunlight)」的能量轉換裝置。這意味著未來我們可以利用相關裝置回收家庭環境裡的微弱能量再利用。這種能量捕捉技術可以應用於驅動極度依賴物聯網(Internet of Things, IoT)的低功耗設備，例如智慧服裝、穿戴裝置與智慧壁紙等。
研究人員發現，蛾的眼睛透過特殊的方式有效的捕捉電磁波。蛾的眼睛表面並不光滑，而是滿佈微米級的特殊立體結構，因而有極高的光吸收效率，同時降低反射率。因此研究人員利用預先製做具有類似微米結構的基板作為模板合成石墨烯，而得到同樣具微米結構的特製石墨烯薄膜。石墨烯原本只能吸收2.3%可見光，不吸收紅外光；有參雜雜質的石墨烯最多也只能吸收40%的紅外光。這種仿生石墨烯薄膜卻讓一切豬羊變色，在此結構下居然可以讓石墨烯吸受高達90%的光。
多年來人們一直在找尋機會讓石墨烯的特色應用進入主流環境。其中最重要的應用之一，就是能量的轉換與再利用。以有機太陽能電池為例，它主要以高分子製做，而且其能吸收的光波長以可見光為主；現在改採石墨烯之後，有機太陽能電池可以吸收更大波長範圍的電磁波。現在我們只需要充分利用這個成果的來發展相關科技，例如整流天線(rectenna)。具有無窮潛力的無線供電技術，其中最重要的元件就是整流天線，它基本上就是天線(antenna)與整流器(Rectifier)的結合，可以把電磁波轉換為直流電。商用的整流天線尺寸只能做到數十微米的等級，只能轉換無線電波、微波與紅外光等長波長的電磁波。若加上此次發表的成果，整流天線將可以從充斥生活環境裡的行動電話、電腦與燈泡等電磁波源回收能原再利用。而回收的能原則可就近用在與生活緊密結合的低功耗戶聯網設施。研究人員想到的是，若未來互聯網必然會與穿戴裝置或建築結合，那麼在生活環境中就近回收電磁波並且驅動極度依賴物聯網的低功耗設備，例如智慧服裝、穿戴裝置與智慧壁紙，就是很有潛力的願景。研究人員的天馬行空雖然未必能實現，但是有夢最美！相關研究被發表在2016年2月26日的Science Advances期刊線上版。
責任編輯：莊鎮宇
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José V. Anguita,
et al., Science Advances 2,
e1501238(2016)
DOI:
10.1126/sciadv.1501238
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