光纤传感技术在石墨烯传感器中的应用研究

石墨烯基纳米传感器
石墨烯基纳米传感器是一种新型的高光敏度传感器，它利用石墨烯的优异性能制作而成。

这种传感器的关键在于使用了“滞留光线”的纳米结构，这种纳米结构能够比传统的传感器更长时间地捕获产生光线的电子微粒。

这就会导致产生一种更强的电信号，就像数码相机所拍摄的照片一样，它能够将这种电信号转变成图像。

石墨烯基纳米传感器在生物医学领域也有广泛的应用。

由于石墨烯呈现出极高的表面积和优异的电学性质，能够非常敏锐地检测DNA、蛋白质、细胞等生物分子的存在和数量变化，这对于疾病诊断和治疗具有重要意义。

例如，可以利用石墨烯基纳米传感器来检测生物分子和细胞的数量变化，从而判断疾病的发展情况。

此外，石墨烯基纳米传感器在环境监测领域也有广泛的应用。

由于石墨烯的电学性质会随着环境的变化而发生变化，因此可以利用石墨烯基纳米传感器来监测环境中的温度、湿度、气压等参数的变化情况。

总之，石墨烯基纳米传感器在多个领域都具有广泛的应用前景，它的优异性能和多功能性使其成为当前研究的热点之一。

基于石墨烯可饱和吸收的锁模光纤激光器研究陈恺;祝连庆;姚齐峰;骆飞【摘要】An all-polarization-maintaining erbium-doped Q-switched mode-locked fiber laser by graphene saturable absorber mirror was reported.The characteristics of Q-switched mode-locked laser with monolayer graphene as saturable absorber were studied,and the laser output was obtained at the center wavelength of 1557.69 nm.Repetition rate of Q-switched envelope varied from 11.49 to 40.41 kHz,and the width of Q-switched envelope varied from 10.1 to 3.62 μs.When the inciden t pump power is 191.3 mW,the maximum average output power of the laser is 9.354 mW and the maximum light-light conversion efficiency is 4.89 ％.%报道了一种基于单层石墨烯可饱和吸收体调Q锁模的全保偏结构掺铒光纤激光器.研究了单层石墨烯作为可饱和吸收体实现调Q锁模后的激光特征,获得了中心波长1557.69 nm 的激光输出.调Q锁模脉冲包络重复频率11.49 ～ 40.41 kHz范围变化,包络宽度在10.1 ～3.62 μs范围变化.在泵浦功率为191.3 mW时,激光器最大输出平均功率9.354 mW,最大光-光转换效率为4.89％.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2017(047)003【总页数】5页(P291-295)【关键词】调Q锁模光纤激光器;全保偏光纤结构;石墨烯饱和吸收镜【作者】陈恺;祝连庆;姚齐峰;骆飞【作者单位】北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心,光电测试技术北京市重点实验室,北京100016;北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心,光电测试技术北京市重点实验室,北京100016;北京信息科技大学生物医学检测技术及仪器北京实验室,北京100192;北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心,光电测试技术北京市重点实验室,北京100016;北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心,光电测试技术北京市重点实验室,北京100016【正文语种】中文【中图分类】TN248脉冲光纤激光器具有结构紧凑、体积小、泵浦效率高、光束质量好等优势,广泛应用在加工、通讯、医疗等领域。

石墨烯柔性压力传感器传感技术被认为是21世纪科学技术发展的重要组成部分，传感技术、计算机技术和通信技术被称为现代信息产业的三大支柱，广泛应用于电子、航天航空、国防、科研等领域。

石墨烯因其优异的电学和力学性能成为科研的热点，近年来由于石墨烯在柔性基底材料和导电材料方面的进展和突破，使石墨烯柔性压力传感器拥有更多更优异的性能，如传感器质量更轻、使用更方便、灵敏度更高、稳定性更好等。

一、石墨烯柔性压力传感器原理石墨烯柔性压力传感器是用石墨烯作为柔性基底材料。

基底材料对于传感器而言是作为支架而存在的，同时因石墨烯优异的物理特性、晶格结构，使石墨烯基底材料具有高电子迁移率和很好的拉伸性。

石墨烯薄膜是柔性传感器的核心，生长参数的设置会影响石墨烯的质量以及层数，所以必须严格的控制石墨烯的生长参数。

相较于单层的石墨烯而言，少层石墨烯的稳定更好，能够提高传感器的检测范围。

因此制备少层石墨烯薄膜作为柔性传感器的敏感层。

石墨烯复合材料的压力传感器二、柔性压力传感器的分类柔性压力传感器一般是用柔性基底材料和敏感材料制备，敏感材料作为柔性压力传感器的核心部分，必须具有很好的导电性、柔性以及机械强度。

随着材料科学和力学研究的进步，传感器的敏感材料从最初的硅到现在以碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯为主的纳米材料，因纳米材料具备很好的柔性、很高的的机械强度、良好的导电性等特性成为最炙手可热的柔性传感器敏感材料，因此石墨烯成为21世纪研究最广泛的纳米材料。

1、电阻式柔性压力传感器电阻式柔性压力传感器是将感知的压力值大小转化为电阻值或者电压值输出的器件。

按照电阻式压力传感器的工作机理可以分为两类：应变式和压阻式。

应变式压力传感器受力产生形变，引起电阻值发生变化。

压阻式压力传感器的工作机理：传感器受到压力后敏感元件发生形变导致传感器的电阻也发生改变，再通过电桥电路将电阻的变化转换为电压信号输出。

由于压阻式柔性压力传感器的的传感机制容易理解、设备简单，这类传感器得到广泛应用。

基于石墨烯材料的pH传感器的研究进展金妍;商兆江;邵可;居家奇【摘要】石墨烯材料因其独特的性质,在电化学检测领域备受关注.介绍了近年来石墨烯材料在pH传感器中的研究进展,主要成果包括石墨烯pH电极、液栅型石墨烯场效应管(SGFET)pH传感器以及顶栅型石墨烯场效应管pH传感器.【期刊名称】《应用技术学报》【年(卷),期】2018(018)004【总页数】5页(P313-316)【关键词】石墨烯;pH传感器;电化学【作者】金妍;商兆江;邵可;居家奇【作者单位】[1]上海应用技术大学理学院,上海201418;[1]上海应用技术大学理学院,上海201418;[2]中冶宝钢技术服务有限公司,上海201941;[1]上海应用技术大学理学院,上海201418;【正文语种】中文【中图分类】TP212.22004年，英国曼彻斯特大学的Geim和Novoselov首次采用机械剥离法，成功制备出单原子层的二维晶体——石墨烯，震撼了物理界[1]。

石墨烯是由纯碳原子组成的六元环平面结构构成的二维材料，是其他维数碳材料(富勒烯、碳纳米管和石墨等)的构筑单元。

因其独特的物理化学性质，如大理论比表面积、高机械强度、高电导率、良好的生物兼容性及易功能化等，石墨烯成为电化学传感器的理想材料，其在传感器领域的应用也得到了越来越多的关注。

作为传感器的一个重要分支，pH传感器在工农业生产、环境分析、医药卫生和食品安全等诸多领域具有非常重要的作用。

pH传感器按照检测原理可分为以下3类：pH电极、光纤pH传感器和离子敏场效应式(ISFET)pH传感器。

(1) pH电极基于电位式检测原理，通过测量工作电极和参比电极间的电位差，来计算溶液的pH。

目前已有的pH电极包括pH玻璃电极、氢电极、醌氢醌电极、基于有机聚合物薄膜的pH电极和基于金属/金属氧化物的pH电极等，其中最常用的是pH玻璃电极，能够精确检测pH。

氢电极作为一种气体电极，在实际应用中使用很少，常被用于其他电极的标准电极电位的测定中。

石墨烯基生物传感器的制备及其光电性能优化引言：近年来，生物传感技术的发展迅速，其中石墨烯基生物传感器作为新兴的生物传感器具有巨大的应用潜力。

石墨烯作为一种单层碳原子的二维结构材料，具有独特的物理、化学和电学性质，为生物传感器的制备提供了理想的基础。

本文将介绍石墨烯基生物传感器的制备方法，并探讨其光电性能优化的途径。

一、石墨烯基生物传感器的制备方法1. 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯作为石墨烯基生物传感器的重要组成部分，其制备是制备生物传感器的首要步骤。

常用的方法包括Hummers法和Broekhoff法。

其中，Hummers法通过硫酸和硝酸的氧化作用得到氧化石墨烯，而Broekhoff法则是通过过硫酸钾和硫酸铵氧化石墨烯。

2. 石墨烯的修饰将氧化石墨烯修饰成具有特定功能的材料是制备石墨烯基生物传感器的关键步骤。

常用的修饰方法有还原、质子化和聚合等。

例如，通过还原氧化石墨烯可以得到还原石墨烯，其具有更好的导电性能和稳定性。

此外，还可以通过质子化和聚合反应引入特定的功能基团，如羟基、氨基和羧基等。

3. 生物分子的固定化将具有生物识别功能的分子固定在修饰后的石墨烯上是实现生物传感器的关键步骤。

常用的固定化方法包括物理吸附、共价键结合和亲合性结合等。

其中，物理吸附是最常见的固定化方法，通过短暂的非共价相互作用将生物分子固定在石墨烯上。

但其固定效果不稳定，因此共价键结合和亲合性结合被广泛应用于提高固定效果的研究中。

二、石墨烯基生物传感器的光电性能优化1. 光学性能优化石墨烯具有宽频带的吸收和发射特性，在光学领域具有广泛的应用潜力。

通过调控石墨烯的层数和形貌等参数，可以改变其吸收和发射的波长范围，从而实现对特定光学信号的感应和检测。

2. 电学性能优化石墨烯是一种优秀的电导体，具有高载流子迁移率和低噪声等特性。

可以通过控制石墨烯的厚度和缺陷等因素，提高其电导率和电子传输效率，从而提高生物传感器对电信号的检测灵敏度和响应速度。

石墨烯在生物医学中的应用研究石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体，具有高强度，高导电性和高透明性等突出优点。

近年来，随着对石墨烯研究的深入，人们发现石墨烯在生物医学领域中也有着广泛的应用前景。

本文将从石墨烯在生物医学中的应用、石墨烯材料的制备技术、石墨烯纳米药物、石墨烯生物传感和石墨烯生物医学器件等方面进行论述。

一、石墨烯在生物医学中的应用石墨烯在生物医学中的应用非常广泛，包括生物传感、生物成像、纳米药物、组织工程和生物医疗器械等多个领域。

石墨烯具有独特的纳米结构和柔韧性，不仅可以作为高灵敏度，高选择性和可重复性的生物传感器，还可以作为高分辨率成像探针。

二、石墨烯材料的制备技术目前，石墨烯材料的制备技术主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法和电化学氧化还原法等几种方法。

其中，化学气相沉积法是一种成本相对较低的制备方法，具有高度的控制性和可伸缩性，容易控制石墨烯的厚度和形貌。

三、石墨烯纳米药物石墨烯在纳米药物中的应用已经引起了广泛的关注。

由于其大比表面积和低毒性，石墨烯可以作为一种理想的药物传递载体。

在肿瘤学中，石墨烯可以用于制备靶向性抗肿瘤药物，同时石墨烯还可以与肿瘤组织中富含的红外线辐射相结合，实现光热治疗。

另外，石墨烯作为一种新型的药物传递载体，也在抗病毒和抗菌领域中得到了广泛的应用。

四、石墨烯生物传感石墨烯在生物传感器中的应用已经引起了广泛的关注，是一个十分热门的研究领域。

与传统的生物传感器相比较，石墨烯生物传感器具有极高的敏感性和选择性，能够检测极低浓度的分子生物标志物。

另外，石墨烯生物传感器的响应速度快，重复性好，且体积小，成本较低，虽然目前石墨烯生物传感技术还处于研究阶段，但是在基因测序，分子诊断和生命科学等领域中的应用前景非常广阔。

五、石墨烯生物医学器件石墨烯在生物医学器件中的应用也日益受到人们的关注，包括心电图电极、脑电图电极和生物信号采集器等。

石墨烯具有高导电性和生物兼容性，不仅提高了传感器的信号采集灵敏度，还可以实现对生物组织的纳米级别的精确操控，为生物医学研究和诊断提供了全新的选择。

光电传感技术的原理和应用1. 光电传感技术简介光电传感技术是一种通过光信号进行信息感知和检测的技术。

该技术利用光的特性，将光信号转换为电信号，从而实现对目标物体的识别、测量和监测。

它具有非接触、高精度、实时性等优点，在许多领域中得到广泛应用。

2. 光电传感技术的原理光电传感技术的原理基于光的散射、反射、吸收、透射等现象。

通过光源和光传感器的配合，可以将光信号转换为电信号，并通过电路对信号进行处理和分析。

其主要原理包括以下几个方面：•光散射原理：当光束照射到目标物体上时，部分光线会经过散射而产生反射。

通过检测反射光的强度和方向，可以了解目标物体的特性和位置。

•光吸收原理：某些物质在光的作用下会发生吸收，通过检测光的强度变化，可以判断目标物质的浓度、类型等。

•光透射原理：光束穿透材料或介质时，会发生衍射、折射等现象。

通过检测光的透射率和角度变化，可以获得目标物体的厚度、形状等信息。

•光电效应原理：利用光电效应将光信号转换为电信号，从而实现光电传感技术。

光电元件如光敏电阻、光电二极管、光电三极管等可以将入射的光信号转化为电信号输出。

3. 光电传感技术的应用光电传感技术在各个领域都有广泛的应用，下面列举了几个主要领域的具体应用案例：3.1 工业自动化领域•光电传感器用于物体检测：光电传感器可以检测物体的存在与否，常用于自动化生产线的物体检测、定位、计数等任务。

•光纤传感技术用于测量：光纤传感技术可以实现对温度、压力、位移等物理量的测量，广泛应用于工业监控和仪器仪表领域。

3.2 健康医疗领域•光学显微镜用于细胞观测：光学显微镜结合光电传感技术，可以实现对细胞结构、功能的观测和分析，对于生物医学研究和临床诊断具有重要意义。

•光电血氧传感器用于血氧测量：光电血氧传感器可以通过测量血液中红外和红光的吸收比值，快速准确地反映血氧饱和度，广泛应用于临床监护和运动健康领域。

3.3 环境监测领域•光电颗粒传感器用于空气质量监测：光电颗粒传感器可以检测空气中悬浮颗粒物的含量，用于监测和评估大气污染情况，对环境保护具有重要意义。

氧化石墨烯荧光传感技术在分子诊断领域的应用郭爽;张国军;姚群峰【摘要】Graphene oxide-based fluorescent sensing technology is developing rapidly, which has been used to detect nucleic acids, proteins, and small bio-molecules. This method has many outstanding advantages such as low consumption, simple and quick. Also, it could provide accurate, real-time and multiplexed analysis results. Therefore, it shows wide application and development prospects in molecular diagnostics. In this paper, we summarized the principle of fluorescent biosensors based on graphene oxide as well as their research progress and the future perspectives in the filed of molecular diagnostics.%氧化石墨烯荧光生物传感技术发展迅速，已成功实现了对核酸、蛋白质以及其他生物小分子的检测。

该分析方法操作简单，实验成本低，可提供准确、实时及多通道的结果，在分子诊断领域显示出了广阔的发展和应用前景。

本文综述了氧化石墨烯荧光传感技术的基本检测原理以及在分子诊断领域的研究应用进展。

【期刊名称】《分子诊断与治疗杂志》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P52-56)【关键词】氧化石墨烯;荧光;传感;分子诊断【作者】郭爽;张国军;姚群峰【作者单位】湖北中医药大学检验学院，湖北，武汉430065;湖北中医药大学检验学院，湖北，武汉430065;湖北中医药大学检验学院，湖北，武汉430065【正文语种】中文以核酸和蛋白质等生物大分子为检测对象的分子诊断技术在感染性疾病、遗传性疾病、肿瘤的诊断治疗及个体化医疗等领域正发挥越来越重要的作用。