当石墨烯说话时，科学家们现在可以倾听

莱斯实验室的兄弟发现石墨烯生产中的音频包含有价值的数据

最初发表在 莱斯大学，莱斯新闻.
By 迈克威廉斯

眼见为实也许是真的，但有时听觉可能更好。

典型的例子：莱斯大学实验室的两个兄弟在制造石墨烯时听到了一些不寻常的事情。最终，他们确定声音本身可以为他们提供有关产品的宝贵数据。

莱斯大学校友约翰·李 (John Li) 和维克多·李 (Victor Li) 两兄弟是一篇论文的共同主要作者，该论文描述了真实的情况。 - 时间分析 激光诱导石墨烯 （LIG）通过声音进行生产。

兄弟俩在水稻化学家的实验室工作 詹姆斯之旅 当他们提出假设并在小组会议上提出时。

“图尔教授说，‘这很有趣’，并告诉我们将其作为一个潜在的项目来进行，”约翰·李回忆道。

结果出现在 高级功能材料，描述了一种简单的声学信号处理方案，该方案实时分析 LIG 以确定其形式和质量。

利格， Tour实验室于2014年推出，通过将薄聚合物片的顶部加热到 2,500 摄氏度（4,532 华氏度）来制造互连的石墨烯片层，只留下碳原子。该技术后来被应用于从其他原料制造石墨烯， 甚至食物。

“在不同的条件下，我们听到不同的声音，因为发生了不同的过程，”约翰说。 “因此，如果我们在合成过程中听到变化，我们就能够检测到正在形成的不同材料。”

他说，音频分析可以实现“更高的质量控制能力，比通过显微镜技术表征激光诱导石墨烯快几个数量级。

“在材料分析中，通常需要在成本、速度、可扩展性、准确性和精密度之间进行权衡，特别是在可以系统处理多少材料方面，”约翰说。 “我们拥有的技术使我们能够有效地将分析能力的吞吐量扩展到我们试图以稳健的方式合成的全部材料量。”

约翰邀请他的弟弟来休斯顿，因为他知道他的专业知识将在实验室中占据优势。 “我们几乎有意地拥有互补的技能，我避免专注于他非常了解的事情，同样，他也避免了我非常了解的领域，”他说。 “所以我们组建了一支非常坚实的团队。

“基本上，我认为正确的声音对应于正确的产品，而他则认为不同的声音对应于不同的产品，”他说。 “而且，他在某些计算技术上比我强得多，而我主要是一个实验学家。”

来自亚马逊的价值 31 美元的小型麦克风用胶带粘在激光头上，并连接到激光柜内的手机上，用于拾取音频进行分析。

“兄弟俩通过一种称为 快速傅立叶变换，这样他们就可以从声音数据中获取数值数据，”图尔说。 “通过一些数学计算，这些数据可以成为评估产品类型和纯度的近乎即时的分析工具。”

John Li 表示，发出的声音“提供了有关当激光击中样品并被吸收、传输、散射、反射或只是一般转化为不同类型的能量时能量输入弛豫的信息。这使我们能够获得有关石墨烯微观结构、形态和纳米级特征的本地信息。”

他们的聪明才智给图尔留下了深刻的印象。

“这些兄弟的想法令人惊叹，”他说。 “他们听到合成进行时的声音，从中他们可以几乎立即确定产品类型和质量。这可能是合成过程中指导制造参数的重要方法。”

他说声音分析可以为许多制造工艺做出贡献，包括他自己实验室的 闪光焦耳加热，一种从废料中制造石墨烯和其他材料的方法，以及烧结、相工程、应变工程、化学气相沉积、燃烧、退火、激光切割、气体析出、蒸馏等。

图尔说：“约翰的实验专业知识和维克多的数学天赋相结合，这个家族团队非常强大。” “我最大的乐趣就是提供一种氛围，让年轻人能够创造和蓬勃发展，在这种情况下，他们展示了远远超出其年龄的专业知识，在他们发现这一点时约翰只有 19 岁，维克多只有 17 岁。”

该论文的共同作者是莱斯大学研究生 Jacob Beckham 和 Weiyin Chen、博士后研究员 Bing Deng、校友 Duy Luong 和研究科学家 Carter Kittrell。游览是 T.T. 和 W.F. Chao 化学讲座教授，也是计算机科学、材料科学和纳米工程教授。

空军科学研究办公室 (FA9550-19-1-0296) 支持这项研究。

 

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资料来源：https://cleantechnica.com/2022/01/20/when-graphene-speaks-scientists-can-now-listen/