蝙蝠行，海(hǎi)豚行，現(xiàn)在(zài)人(rén)也行了(le)

美(měi)國(guó)加州大(dà)學(xué)伯克利分(fēn)校(xiào)的(de)物理(lǐ)學(xué)家(jiā)使用(yòng)石(dàn)墨(mò)烯構建了(le)輕(qīng)質(zhì)的(de)超聲揚聲器和(hé)話(huà)筒，使人(rén)们能(néng)夠模仿蝙蝠或(huò)海(hǎi)豚的(de)能(néng)力，去(qù)使用(yòng)超聲作(zuò)为(wèi)信(xìn)息交流，和(hé)对(duì)周圍物體(tǐ)的(de)測距和(hé)測速。就(jiù)現(xiàn)实應(yìng)用(yòng)而(ér)言，無線(xiàn)超聲器件(jiàn)彌補了(le)射頻器件(jiàn)在(zài)某些(xiē)环(huán)境下(xià)無法(fǎ)使用(yòng)的(de)困境，例如(rú)水(shuǐ)下(xià)。而(ér)且(qiě)石(dàn)墨(mò)烯無線(xiàn)超聲器件(jiàn)的(de)保真(zhēn)度(dù)比現(xiàn)有(yǒu)超聲或(huò)聲納器件(jiàn)高(gāo)很多(duō)。这(zhè)个(gè)手(shǒu)段(duàn)還(huán)能(néng)夠使信(xìn)号(hào)穿透物體(tǐ)，例如(rú)鋼(gāng)，这(zhè)是(shì)電(diàn)磁波(bō)达(dá)不(bù)到(dào)的(de)。

“海(hǎi)洋(yáng)哺乳動(dòng)物和(hé)蝙蝠使用(yòng)超聲来(lái)回(huí)聲定(dìng)位(wèi)和(hé)交流，但是(shì)人(rén)類(lèi)還(huán)沒(méi)有(yǒu)充分(fēn)的(de)開(kāi)拓这(zhè)个(gè)領域，依我(wǒ)来(lái)看(kàn)，是(shì)因(yīn)为(wèi)技術(shù)尚未成(chéng)熟。”美(měi)國(guó)加州大(dà)學(xué)伯克利分(fēn)校(xiào)的(de)物理(lǐ)學(xué)家(jiā) Zettl说(shuō)“直(zhí)到(dào)現(xiàn)在(zài)，我(wǒ)们還(huán)沒(méi)有(yǒu)好(hǎo)的(de)宽(kuān)带(dài)超聲發(fà)射器和(hé)接收(shōu)器，这(zhè)些(xiē)新的(de)器件(jiàn)是(shì)一(yī)个(gè)技術(shù)機(jī)遇。”
 揚聲器和(hé)話(huà)筒都是(shì)用(yòng)鼓膜，一(yī)般由(yóu)紙(zhǐ)和(hé)塑料制造。它们通(tòng)过(guò)震動(dòng)去(qù)産生(shēng)聲音(yīn)或(huò)者(zhě)探測聲音(yīn)。在(zài)新的(de)器件(jiàn)里(lǐ)的(de)鼓膜是(shì)石(dàn)墨(mò)烯薄膜，它们只(zhī)有(yǒu)一(yī)个(gè)原子厚度(dù)，但是(shì)擁有(yǒu)好(hǎo)的(de)韌性(xìng)，強(qiáng)度(dù)，並(bìng)且(qiě)質(zhì)量輕(qīng)，因(yīn)此(cǐ)能(néng)夠对(duì)從次(cì)聲波(bō)(小于(yú)20赫茲)到(dào)超聲波(bō)（大(dà)于(yú)20千(qiān)赫茲）的(de)聲音(yīn)得以(yǐ)響應(yìng)。人(rén)類(lèi)能(néng)夠听(tīng)到(dào)20赫茲至(zhì)20千(qiān)赫茲之(zhī)間(jiān)的(de)聲音(yīn)，而(ér)蝙蝠只(zhī)能(néng)听(tīng)到(dào)千(qiān)赫茲的(de)範圍（9-200千(qiān)赫茲）。石(dàn)墨(mò)烯的(de)揚聲器和(hé)話(huà)筒甚至(zhì)可(kě)以(yǐ)在(zài)小于(yú)20赫茲和(hé)高(gāo)于(yú)500千(qiān)赫茲的(de)頻率範圍工作(zuò)。
石(dàn)墨(mò)烯由(yóu)碳原子的(de)六(liù)圆(yuán)环(huán)結構組成(chéng)，这(zhè)个(gè)結構造就(jiù)了(le)堅韌的(de)輕(qīng)薄的(de)薄膜。它所(suǒ)擁有(yǒu)的(de)獨特(tè)的(de)電(diàn)子性(xìng)質(zhì)，讓物理(lǐ)學(xué)界在(zài)过(guò)去(qù)的(de)20多(duō)年(nián)感(gǎn)到(dào)興奮。“使用(yòng)石(dàn)墨(mò)烯在(zài)電(diàn)子和(hé)納米(mǐ)器件(jiàn)領域是(shì)一(yī)个(gè)热(rè)門(mén)話(huà)題(tí)。但是(shì)这(zhè)些(xiē)應(yìng)用(yòng)離現(xiàn)实還(huán)有(yǒu)一(yī)段(duàn)距離”Zettl说(shuō),“話(huà)筒和(hé)揚聲器是(shì)那(nà)些(xiē)距産業化(huà)最(zuì)近(jìn)的(de)器件(jiàn)之(zhī)一(yī)，因(yīn)为(wèi)我(wǒ)们已經(jīng)找(zhǎo)到(dào)了(le)怎樣(yàng)来(lái)大(dà)規模制備的(de)簡单方(fāng)法(fǎ)”。此(cǐ)工作(zuò)已經(jīng)于(yú)本(běn)周在(zài)美(měi)國(guó)科學(xué)院(yuàn)院(yuàn)刊(kān)刊(kān)登。
两(liǎng)年(nián)前周勤（音(yīn)譯）用(yòng)石(dàn)墨(mò)烯薄膜作(zuò)为(wèi)鼓膜搭建了(le)揚聲器，從那(nà)时(shí)起(qǐ)他(tā)開(kāi)始(shǐ)研發(fà)基于(yú)類(lèi)似于(yú)揚聲器的(de)石(dàn)墨(mò)烯鼓膜的(de)話(huà)筒。

石(dàn)墨(mò)烯最(zuì)大(dà)的(de)好(hǎo)處(chù)是(shì)单层(céng)原子結構非(fēi)常輕(qīng)薄，以(yǐ)至(zhì)于(yú)对(duì)電(diàn)子脈冲不(bù)同(tóng)頻率有(yǒu)好(hǎo)的(de)響應(yìng)。而(ér)今天(tiān)的(de)壓電(diàn)話(huà)筒和(hé)揚聲器做不(bù)到(dào)这(zhè)一(yī)點(diǎn)。这(zhè)樣(yàng)的(de)性(xìng)質(zhì)非(fēi)常便于(yú)超聲發(fà)生(shēng)器與(yǔ)接收(shōu)器同(tóng)时(shí)使用(yòng)不(bù)同(tóng)的(de)頻道(dào)去(qù)傳輸大(dà)量的(de)信(xìn)息，或(huò)者(zhě)像聲納一(yī)樣(yàng)去(qù)測量距離。“因(yīn)为(wèi)我(wǒ)们的(de)薄膜非(fēi)常的(de)輕(qīng)，它有(yǒu)非(fēi)常宽(kuān)的(de)頻率響應(yìng)，而(ér)且(qiě)它能(néng)夠産生(shēng)尖銳的(de)脈冲，所(suǒ)以(yǐ)在(zài)測量距離上(shàng)比傳統的(de)方(fāng)法(fǎ)精确很多(duō)。”周说(shuō)。石(dàn)墨(mò)烯膜也更(gèng)加高(gāo)效的(de)能(néng)量利用(yòng)，它可(kě)以(yǐ)将超过(guò)99%的(de)能(néng)量用(yòng)来(lái)驅動(dòng)裝(zhuāng)置轉(zhuǎn)換成(chéng)聲音(yīn)，而(ér)今天(tiān)的(de)常規揚聲器和(hé)耳(ěr)機(jī)只(zhī)有(yǒu)8%轉(zhuǎn)換为(wèi)聲音(yīn)。Zettl预言未来(lái)的(de)通(tòng)訊器件(jiàn)，像手(shǒu)機(jī)，不(bù)僅僅使用(yòng)電(diàn)磁波(bō)射頻而(ér)且(qiě)也使用(yòng)聲音(yīn)和(hé)超聲進(jìn)行高(gāo)定(dìng)向(xiàng)和(hé)长(cháng)距離的(de)信(xìn)息傳輸。 “石(dàn)墨(mò)烯是(shì)一(yī)種(zhǒng)神奇的(de)材料;它完美(měi)滿足了(le)通(tòng)訊器件(jiàn)的(de)關(guān)键需求” 他(tā)说(shuō)。

當初，周勤将此(cǐ)工作(zuò)告訴夫人(rén)郑女士。郑女士建議使用(yòng)这(zhè)樣(yàng)的(de)器件(jiàn)去(qù)捕捉那(nà)些(xiē)人(rén)耳(ěr)無法(fǎ)听(tīng)到(dào)的(de)聲音(yīn)。于(yú)是(shì)，周将該設備安(ān)裝(zhuāng)在(zài)公(gōng)園(yuán)。當他(tā)们将記(jì)录(lù)到(dào)的(de)聲音(yīn)以(yǐ)八分(fēn)之(zhī)一(yī)的(de)速度(dù)慢(màn)放(fàng)，把(bǎ)高(gāo)頻轉(zhuǎn)變(biàn)成(chéng)了(le)人(rén)耳(ěr)可(kě)听(tīng)到(dào)的(de)音(yīn)頻。他(tā)们对(duì)这(zhè)樣(yàng)高(gāo)保真(zhēn)的(de)蝙蝠的(de)聲音(yīn)很驚訝。
“这(zhè)个(gè)器件(jiàn)足以(yǐ)輕(qīng)巧的(de)安(ān)裝(zhuāng)在(zài)蝙蝠的(de)身(shēn)上(shàng)，去(qù)監听(tīng)蝙蝠听(tīng)到(dào)了(le)什(shén)麼(me)”周说(shuō)。
伯克利的(de)蝙蝠專家(jiā)Michael Yartsev说(shuō)：这(zhè)些(xiē)新的(de)話(huà)筒将非(fēi)常有(yǒu)價值，可(kě)以(yǐ)用(yòng)来(lái)研究高(gāo)頻的(de)音(yīn)頻信(xìn)号(hào)，例如(rú)蝙蝠使用(yòng)的(de)頻率。石(dàn)墨(mò)烯的(de)使用(yòng)允许我(wǒ)们在(zài)一(yī)个(gè)宽(kuān)泛的(de)頻率範圍內(nèi)獲得非(fēi)常均衡的(de)頻率響應(yìng)，包(bāo)括超聲波(bō)，並(bìng)且(qiě)将使我(wǒ)们精细(xì)的(de)研究被蝙蝠使用(yòng)那(nà)些(xiē)聲音(yīn)信(xìn)号(hào)。Zettl指出(chū)，音(yīn)響發(fà)燒友也会(huì)因(yīn)此(cǐ)而(ér)得益于(yú)这(zhè)項技術(shù)。
幾(jǐ)年(nián)前，基于(yú)石(dàn)墨(mò)烯的(de)揚聲器和(hé)話(huà)筒幾(jǐ)乎不(bù)可(kě)能(néng)存在(zài)。这(zhè)是(shì)因(yīn)为(wèi)制作(zuò)獨立石(dàn)墨(mò)烯薄膜的(de)困難。Zettl说(shuō)：“但是(shì)經(jīng)过(guò)过(guò)去(qù)的(de)十(shí)年(nián)石(dàn)墨(mò)烯科研人(rén)員的(de)共(gòng)同(tóng)努力，發(fà)展(zhǎn)出(chū)了(le)生(shēng)长(cháng)/轉(zhuǎn)移/固定(dìng)石(dàn)墨(mò)烯技術(shù)，而(ér)且(qiě)量産已經(jīng)變(biàn)得容易。”