石墨烯是目前备受关注的奈米材料，外观基本上呈现像是蜂巢的六角形状，虽然从发现至今不到 20 年，但由于材料优点多多，不仅又薄又坚硬，也具有电导性高、电阻小等优点，而近期美国科学家又发现该材料全新优势，指出未处理的（pristine）石墨烯存有高效电荷与高能量流特性，可助光捕获设备一臂之力，大幅提升光感电流跟光电流。
石墨烯理论上可吸收任何频率的光，一直以来都是红外线或是光检验设备的理想材料，可用于生物感测、热成像摄影机或是太阳能电池等应用。
而在传统太阳能采集（solar energy harvesting）设备中，通常只有在两种材料中间形成接面时才会产生光电流，就好比太阳能电池中的 PN 接面，当半导体吸收阳光时，PN 接面会产生电子电洞对，之后受到刺激的电子和失去电子的电洞会朝相反方向移动，进而产生电流与电压。
只不过这是“传统”设备，石墨烯则是众多科学家公认的神奇材料，总有不一样的地方，UCR 物理学副教授 Nathaniel Gabor 表示，在石墨烯领域中，所有东西无时无刻都在变化。团队发现在没有过多电荷的情况下，未处理过的石墨烯也会产生光电流，石墨烯不需要像 PN 接面一样需要特殊的接点，只要将石墨烯切片、或是把石墨烯原本的梯形线性触点变成矩形或是锥形等奇形怪状，就可以进一步控制光电流。
UCR 表示，未处理过、无杂质的石墨烯完全是电中性的，当石墨烯连接到其他设备时，会向附近的金属施加电压来引入电荷，之后就可以运用电压调度正负电荷，让石墨烯片一直处于电中性状态。
为测试未处理过的石墨烯性能，研究员也将无杂质的石墨烯制成各种几何形状，将石墨烯带（narrow ribbon）与交叉点连接到矩形区域后，科学家可在边界检测出较高的光电流与光感电流，电流产生速度也相当快。
团队制造出来的光捕获装置厚度跟原子差不多，虽然目前还没有在新石墨烯设备实际测试光电流，但若未来实验有成，将有望嵌入窗户或是制成半透明设备，也能与其他太阳能收集设备合作，吸收不同波长的光，科学家甚至能透过不同石墨烯形状来让设备发出不同的讯号。
得益于石墨烯独特的电子结构，不仅能有效将光转换成电，更可让电在电荷较少的材料中快速移动，而未来科学家也将会持续探索神奇材料石墨烯，说不定能再度找出前所未有的优点。目前研究已发表在《Nature Nanotechnology》。
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（本文由 EnergyTrend 授权转载；首图来源：UCR）
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