石墨烯，这件“奇迹材料”，塑造了Suprem Das的研究生涯。从纳米制造到先进打印，应用于传感和能源等领域，Das致力于寻找具有实际影响的石墨烯解决方案。达斯和他的团队以可打印墨水的形式生产石墨烯，用于各种应用。

如今，他的持续工作为他赢得了第四项专利，进一步提升了石墨烯的潜力。

Das是堪萨斯州立大学卡尔·R·艾斯工程学院工业与制造系统工程副教授及电气与计算机工程系的兼职教师，领导一个专注于纳米材料的研究团队，纳米材料是人眼看不见的超薄材料，旨在推动传感技术的各种应用。

“我的团队对发现一些东西很感兴趣，比如检测那些传统技术无法检测到的分子，”达斯说。“事实上，我们试图开发市场上尚未出现的技术。”

他最新的项目《印刷石墨烯电化学磷酸盐传感器》正是实现了这一点。该创新开发了一种利用印刷石墨烯的新型技术，制造出一种稳定的电化学传感器，能够检测水中的磷酸盐分子。

“该传感器是首个用于磷酸盐分子感测的印刷石墨烯传感器，”达斯说。

该项目于2026年3月获得美国专利商标局的专利。

达斯于2020年开始这项工作，开展了跨学科项目“土壤中的信号，坐着”。他与前团队成员蒂巴·纳加拉贾和拉贾维尔·克里希纳穆尔蒂共同研究，促成了石墨烯传感器的诞生，使纳加拉贾和克里希纳穆尔蒂成为该新专利产品的共同发明人。

一种简化测试流程的“奇迹材料”

石墨烯是一层单原子厚的碳原子，排列成六边形蜂窝状的二维结构。石墨烯于2004年被发现，并于2010年获得诺贝尔物理学奖，是世界上最薄的材料。

尽管现在有许多二维原子薄材料，石墨烯因其独特的物理特性和相关特性，仍被视为“奇迹材料”。Das表示，这种材料环境非常稳定，不会随时间劣化，非常适合感测应用。

一组由团队添加添加的磷酸石墨烯传感器打印阵列。图片来源：Suprem Das

“传感器不仅要工作得非常好，还要长时间工作，材料必须保持稳定，”达斯说。“这就是我们用石墨烯的原因。”

达斯表示，研究团队在数月内对样本进行了测试，并获得了一致的结果。

虽然还有其他类型的传感器技术，达斯表示电化学传感器独特地能够与物理环境（如水）接口并产生电信号。

该技术通过对传感器表面施加小电压，实现磷酸盐分子的检测和定量。一旦有了电信号，就更容易与现有电子平台集成，包括将数据传输到数据存储单元。

“电化学传感器是检测液体环境中分子的非常有效的传感器，”达斯说。

现在及未来有前景的应用

Das表示，这些传感器在农业和环境研究中非常重要，尤其是在测量土壤和水系统中的磷酸盐水平方面。

“磷酸盐是植物健康生长的三大重要宏量营养素之一，另外两者是硝酸盐和钾，但土壤中过度施肥可能导致径流，并对附近的地表水质量和生态系统产生负面影响，”达斯说。“必须有平衡，而这很难判断。这个传感器设备有潜力检测水中的磷酸盐含量。”

Das表示，这些传感器也可能应用于其他对磷酸盐重要的领域，比如人体生理感知。

“我们知道磷酸盐是生理过程的重要组成部分，”他说。“这是我们尚未探索的领域，但我们愿意未来与有兴趣的生物医学研究团队合作。”

该项目强调堪萨斯州立大学研究基金会（KSURF）的协作创新，该基金会与教师、研究人员、学生及行业合作伙伴合作，保护、授权并推广堪萨斯州立大学开发的创新。

与KSURF合作申请该专利的Das表示，他很感激自己和团队（包括KSURF团队成员）所拥有的资源。

他说：“通过会议、讨论和头脑风暴与KSURF紧密合作，我很感激在堪萨斯州立大学拥有这样的支持。”