杭蘇

“谷歌眼鏡”是谷歌公司開發(fā)的一款“小而強(qiáng)大”的智能眼鏡，包含了很多高科技，包括藍(lán)牙、Wi-Fi、揚(yáng)聲器、照相機(jī)、麥克風(fēng)、觸摸盤和幫助你探測傾斜度的陀螺儀。眼鏡外觀類似一個(gè)環(huán)繞式眼鏡，其中一個(gè)鏡片和你手指大小類似、具有微型顯示屏的功能。眼鏡可將信息傳送至鏡片，并且允許穿戴用戶通過聲音控制收發(fā)信息。

谷歌眼鏡看似所有的設(shè)計(jì)都非常貼近使用，盡量不影響到日常生活。這種想法雖然不錯(cuò)，但事實(shí)上，佩戴谷歌眼鏡時(shí)，用戶右眼球必須看著視野右上方的投影儀，才能看清楚數(shù)據(jù)與文字，這樣可能會(huì)造成用戶注意力分散，帶來潛在的危險(xiǎn)。另外，谷歌眼鏡已經(jīng)在多個(gè)公共場合被禁止使用，比如某些酒吧和餐廳，而在公共場合使用谷歌眼鏡的用戶甚至得到了“眼鏡混蛋”的不雅稱呼。

“谷歌眼鏡”過時(shí)了

“谷歌眼鏡”甚至在投入市場前就已經(jīng)過時(shí)，因?yàn)槿ツ旯雀韫揪鸵呀?jīng)申請了“智能隱形眼鏡”的專利，谷歌公司承諾“智能隱形眼鏡”將與“谷歌眼鏡”具備同樣的功能：人臉識(shí)別、導(dǎo)航拍照等。卻沒有配戴的累贅，甚至還將擁有一些其他功能，如測量淚液中的生物標(biāo)記、檢測糖尿病患者體內(nèi)葡萄糖的含量等。

創(chuàng)造這一奇跡的，就是近十年來人們熱議的新材料石墨烯，石墨烯發(fā)現(xiàn)于2004年，是由碳原子組成六角型的單層薄膜，比紙薄100萬倍。石墨烯的蜂巢結(jié)構(gòu)，使它成為全世界最堅(jiān)硬的材料。一經(jīng)問世，廣受推崇與關(guān)注，而且每年人們都會(huì)為這種納米材料找到新的優(yōu)異特性：極薄、堅(jiān)固、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、自動(dòng)降溫、柔韌、透明、對(duì)紫外線到紅外線之間的光都具有感光性……尤其，石墨烯在電子、信息、能源、機(jī)械、生物技術(shù)以及成像技術(shù)等六大科研領(lǐng)域都將產(chǎn)生革命性的影響。這是一種只有一個(gè)原子厚度的極薄純碳材料，具備不可思議的優(yōu)點(diǎn)：極其堅(jiān)固卻不缺乏柔軟度，透明、輕盈、能夠?qū)⑺械墓饩€（從紫外線到遠(yuǎn)紅外線）轉(zhuǎn)化為電流，且導(dǎo)電性能極佳。

“超強(qiáng)視覺”的隱形眼鏡

迄今一直存在一個(gè)很大的障礙：石墨烯在光線刺激下只能產(chǎn)出很少量的電，主要是因?yàn)楣饩€刺激下產(chǎn)生的電子運(yùn)動(dòng)，大部分幾乎在出現(xiàn)的同時(shí)就消失了，前后還不到十億分之一秒，這意味著研究人員沒有足夠的時(shí)間來收集和引導(dǎo)這些電子運(yùn)動(dòng)用以生產(chǎn)電流。

改變波段結(jié)構(gòu)、表面等離子體……所有嘗試留住電子的方案雖然看似巧妙、富有想象力，但實(shí)際效果都差強(qiáng)人意。一些方案達(dá)到了每瓦若干毫安的光譜靈敏度，然而工業(yè)應(yīng)用所要求的靈敏度需要達(dá)到上述強(qiáng)度的1 000倍。另一些方案則會(huì)使石墨烯所吸收光線的光譜范圍減小，即影響這個(gè)光線探測器的工作效率。還有一種方案要求將溫度維持在-120℃，因此應(yīng)用范圍也很受局限。

不過現(xiàn)在科學(xué)家終于找到了解決辦法。他們在兩層石墨烯中間夾入一層半導(dǎo)體硅。當(dāng)光線射在上層石墨烯上使其釋出電子，從而產(chǎn)生電場，而電場則會(huì)干擾下層石墨烯中流過的電流。測量這一干擾，就可以推算出探測器接收到的光照量。

科學(xué)家采用這一設(shè)計(jì)，終于能把石墨烯實(shí)際運(yùn)用到光電設(shè)備中，并能繼續(xù)保持其有利特性。其中應(yīng)用紅外探測，立刻引起了研究人員的興趣：目前的紅外探測技術(shù)極為有限。現(xiàn)存的儀器都只能在極端低溫下才能運(yùn)行，這意味著需要累贅又昂貴的制冷系統(tǒng)，因此在應(yīng)用方面僅限于笨重的軍用望遠(yuǎn)鏡或尖端科技設(shè)備。此外，這些探測器只對(duì)一部分紅外線敏感，這就在提供的信息量上打了折扣。不過，石墨烯探測器解決了所有這些問題：它只有幾毫米長、幾微米厚、透明柔韌、不需要任何制冷設(shè)備、能吸收所有波段的紅外線……有此神器，使得一個(gè)長久以來似乎無法實(shí)現(xiàn)的夢成為了可能：用紅外線隱形眼鏡在夜里看清東西。具體來說，石墨烯探測器將被內(nèi)嵌于隱形眼鏡的環(huán)瞳孔區(qū)域中，而將探測到的視覺信息傳送到瞳孔前的小屏幕上。

邁向“智能隱形眼鏡”的時(shí)代

士兵、消防員或者其他救援人員很可能是這項(xiàng)技術(shù)的最先受益者。若要讓所有人都能在夜晚猶如在白晝一般看清東西，實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想并不難，谷歌公司的“智能隱形眼鏡”配有一個(gè)攝像機(jī)和一塊屏幕。不過，像電路、屏幕和攝像設(shè)備的微型化問題仍有待解決。

如果不久的將來科學(xué)家能找到一種比硅的導(dǎo)電性能更好的物質(zhì)放到兩層石墨烯中間，探測器的敏感度無疑能進(jìn)一步加強(qiáng)。最后，還要想法設(shè)法在眼鏡上形成高清圖像。感光元件方面首先就有瓶頸需要突破：目前研究人員只獲得了很小的像素，距離需要的1 000萬到2 000萬像素差很遠(yuǎn)。不過，科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出了一種半透明可彎曲的屏幕，目前主要障礙在于如何給這樣一個(gè)屏幕供電？消費(fèi)者真正擁有測量生物標(biāo)記的“智能隱形眼鏡”有望在10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)，而內(nèi)置攝像機(jī)和屏幕的設(shè)備則還需要等待20年時(shí)間。