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在GO還原成RGO的過程中,材料的導(dǎo)電性、禁帶特性和折射率都會(huì)發(fā)生連續(xù)變化,形成獨(dú)特而優(yōu)異的可調(diào)諧型新材料。2014年,澳大利亞微光子學(xué)中心賈寶華教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組***發(fā)現(xiàn)在用激光直寫氧化石墨烯薄膜形成微納米結(jié)構(gòu)的過程中,材料的非線性可以實(shí)現(xiàn)激光功率可控的動(dòng)態(tài)調(diào)諧。與傳統(tǒng)的非線性材料相比,氧化石墨烯的三階非線性高出了整整1000倍,隨著氧化石墨烯中的氧成分逐漸減少,而非線性也呈現(xiàn)出被動(dòng)態(tài)調(diào)諧的豐富變化。不但材料的非線性系數(shù)的大小產(chǎn)生改變,其非線性吸收和折射率也發(fā)生變化,并且,這種豐富的非線性特性完全可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)操控。氧化石墨是由牛津大學(xué)的化學(xué)家本杰明·C·布羅迪在1859年用氯酸鉀和濃硝酸混合溶液處理石墨的方法制得。鶴崗哪些氧化石墨
氧化石墨烯同時(shí)具有熒光發(fā)射和熒光淬滅特性,廣義而言,其自身已經(jīng)可以作為一種傳感材料,在生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用充分說明了這一點(diǎn)。經(jīng)過功能化的氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在更加***的領(lǐng)域內(nèi)得到了應(yīng)用,特別在光探測(cè)、光學(xué)成像、新型光源、非線性器件等光電傳感相關(guān)領(lǐng)域有著豐富的應(yīng)用。光電探測(cè)器是石墨烯問世后**早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。2009年,Xia等利用機(jī)械剝離的石墨烯制備出了***個(gè)石墨烯光電探測(cè)器(MGPD)[2],如圖9.6,以1-3層石墨烯作為有源層,Ti/Pd/Au作源漏電極,Si作為背柵極并在其上沉淀300nm厚的SiO2,在電極和石墨烯的接觸面上因?yàn)楣瘮?shù)的不同,能帶會(huì)發(fā)生彎曲并產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)。官能化氧化石墨資料氧化石墨的親水性好,易于分散到水泥基復(fù)合材料中。
TO具有光致親水特性,可保證高的水流速率,在沒有外部流體靜壓的情況下,與GO/TO情況相比,通過RGO/TO雜化膜的離子滲透率可降低至0.5%,而使用同位素標(biāo)記技術(shù)測(cè)量的水滲透率可保持在原來(lái)的60%,如圖8.5(d-g)所示。RGO/TO雜化膜優(yōu)異的脫鹽性能,表明TO對(duì)GO的光致還原作用有助于離子的有效排斥,而在紫外光照射下光誘導(dǎo)TO的親水轉(zhuǎn)化是保留優(yōu)異的水滲透性的主要原因。這種復(fù)合薄膜制備方法簡(jiǎn)單,在水凈化領(lǐng)域具有很好的潛在應(yīng)用。。
使得*在單層中排列的水蒸氣可以滲透通過納米通道。通過在GO納米片之間夾入適當(dāng)尺寸的間隔物來(lái)調(diào)節(jié)GO間距,可以制造廣譜的GO膜,每個(gè)膜能夠精確地分離特定尺寸范圍內(nèi)的目標(biāo)離子和分子。水合作用力使得溶液中氧化石墨烯片層間隙的距離增大到1.3nm,真正有效、可自由通過的孔道尺寸為0.9nm,計(jì)算出水合半徑小于0.45nm的物質(zhì)可以通過氧化石墨烯膜片,而水合半徑大于0.45nm的物質(zhì)被截留,如圖8.4所示。例如,脫鹽要求GO的層間距小于0.7nm,以從水中篩分水合Na+(水合半徑為0.36nm)。通過部分還原GO以減小水合官能團(tuán)的尺寸或通過將堆疊的GO納米片與小尺寸分子共價(jià)鍵合以克服水合力,可以獲得這種小間距。與此相反,如果要擴(kuò)大GO的層間距至1~2nm,可在GO納米片之間插入剛性較大的化學(xué)基團(tuán)或聚合物鏈(例如聚電解質(zhì)),從而使GO膜成為水凈化、廢水回收、制藥和燃料分離等應(yīng)用的理想選擇。如果使用更大尺寸的納米顆?;蚣{米纖維作為插層物,可以制備出間距超過2nm的GO膜,以用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用(例如人工腎和透析),這些應(yīng)用需要大面積預(yù)分離生物分子和小廢物分子。氧化石墨片層的厚度約為1.1 ± 0.2 nm。
光學(xué)材料的某些非線性性質(zhì)是實(shí)現(xiàn)高性能集成光子器件的關(guān)鍵。光子芯片的許多重要功能,如全光開關(guān),信號(hào)再生,超快通信都離不開它。找尋一種具有超高三階非線性,并且易于加工各種功能性微納結(jié)構(gòu)的材料是眾多的光學(xué)科研工作者的夢(mèng)想,也是成功研制超高性能全光芯片的必由之路。超快泵浦探針光譜表明,重度功能化的具有較大SP3區(qū)域的GO材料在高激發(fā)強(qiáng)度下可以出現(xiàn)飽和吸收、雙光子吸收和多光子吸收[6][50][51][52],這種效應(yīng)歸因于在SP3結(jié)構(gòu)域的光子中存在較大的帶隙。相反,在具有較小帶隙的SP2域中的*出現(xiàn)單光子吸收。石墨烯在飛秒脈沖激發(fā)下具有飽和吸收[52],而氧化石墨烯在低能量下為飽和吸收,高能量下則具有反飽和吸收[51]。因此,通過控制GO氧化/還原的程度,實(shí)現(xiàn)SP2域到SP3域的比例調(diào)控,可以調(diào)整GO的非線性光學(xué)性質(zhì),這對(duì)于高次諧波的產(chǎn)生與應(yīng)用是非常重要的。氧化石墨可以通過用強(qiáng)氧化劑來(lái)處理石墨來(lái)制備。開發(fā)氧化石墨納米材料
石墨烯在可見光范圍內(nèi)的光吸收系數(shù)近乎常數(shù)。鶴崗哪些氧化石墨
GO作為新型的二維結(jié)構(gòu)的納米材料,具有疏水性中間片層與親水性邊緣結(jié)構(gòu),特殊的結(jié)構(gòu)決定其優(yōu)異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機(jī)制:(1)機(jī)械破壞,包括物理穿刺或者切割;(2)氧化應(yīng)激引發(fā)的細(xì)菌/膜物質(zhì)破壞;(3)包覆導(dǎo)致的跨膜運(yùn)輸阻滯和(或)細(xì)菌生長(zhǎng)阻遏;(4)磷脂分子抽提理論。GO作用于細(xì)菌膜表面的殺菌機(jī)制中,主要是GO與起始分子反應(yīng)(MolecularInitiatingEvents,MIEs)[51]的作用(圖7.3),包括GO表面活性引發(fā)的磷脂過氧化,GO片層結(jié)構(gòu)對(duì)細(xì)菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取,GO表面催化引發(fā)的活性自由基等。另外,GO的尺寸在上述不同的***機(jī)制中對(duì)***的影響也是不同的,機(jī)械破壞和磷脂分子抽提理論表明尺寸越大的GO,能表現(xiàn)出更好的***能力,而氧化應(yīng)激理論則認(rèn)為GO尺寸越小,其***效果越好。鶴崗哪些氧化石墨