浙大林时胜教授联合诺奖（重庆）二维材料研究院Small Science：石墨烯电加热红外辐射波激发脑电Alpha波和Theta波

人体脑电波中Alpha波和Theta波被证明与大脑的创造性活动、记忆力、感知能力以及睡眠等有关。脑电波的减少是人体衰老甚至阿尔茨海默症的根本原因，因此激发脑电波活动可能会带来人体积极的行为改变，如促进健康保健和快速睡眠等。而作为传统二维材料，石墨烯具有高载流子迁移率、强电子-电子相互作用、高热导率等特性，在外加电场作用下可将电能高效转换为红外辐射波，特别是分形结构的大面积多层石墨烯膜(ZL2018106311394)，红外发射率高达90%。由于石墨烯的红外辐射波谱与人体的红外辐射波长（7-14μm）相匹配，可在分子层面产生共振，所以石墨烯红外技术可以应用于医疗和日常生活中以改善人体健康状况。因此石墨烯红外辐射对人体大脑活动的影响在此探索，通过便捷、无创的动态脑电波图可以实时监测对比大脑的运作状态变化，如图1所示。

图1 石墨烯促进脑电波示意图

近日，浙江大学林时胜教授课题组联合诺奖（重庆）二维材料研究院、杭州格蓝丰科技有限公司、杭州量春科技有限公司、杭州妞诺科技有限公司等研究团队在Small Science上共同报道了一种石墨烯电加热红外辐射波促进人体脑电波的新方法，在石墨烯膜的作用下人体可以激发更多的Alpha波和Theta波，有望应用于睡眠问题治疗与大健康护理等领域。通过探索石墨烯中远红外发热和人体脑电波的关系，本工作原创发现使用石墨烯在人体表面电加热，特别是在颈部与腰部加热，人脑的Alpha波和Theta波出现频率和时间能得到有效提升，如图2、3所示。对比水、铜、单层石墨烯等加热发现，多层石墨烯膜得到的效果是最好的，且在50℃加热下，人体脑电波中Alpha波和Theta波出现频率分别提升了2.3倍和3.0倍。这种石墨烯电加热促进脑电波的方法提供了一种便捷、无创的方式来调节和激发人类脑电波，可以促进人体快速入眠以及调节情绪，目前已产业化应用于智能助眠枕头等产品。

图2 石墨烯促进脑电Alpha波波形

图3 石墨烯促进脑电Theta波波形

论文信息：

Infrared Radiation of Graphene Electrothermal Film Triggered Alpha and Theta BrainwavesYanghua Lu, Renyu Yang, Yue Dai, Deyi Yuan, Xutao Yu, Chang Liu, Lixuan Feng, Runjiang Shen, Can Wang, Shenyi Dai, Qi Ge, Shisheng Lin*Small ScienceDOI: 10.1002/smsc.202200064

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smsc.202200064

期刊简介：

Small Science是Wiley于2021年最新推出的纳米领域开放获取顶尖旗舰期刊。收录纳米研究工作成果，侧重于物理、化学、材料科学、工程学、环境科学、生命科学和医学等领域的微米/纳米级结构和系统的设计、表征、机理、技术及应用。特别欢迎前沿、跨学科应用研究及针对特定领域长期挑战问题的基础科研工作。