作者:宋檢 時間:2022-12-05 來源:互聯網
在理論與實驗的**匹配中,科學家預測,可以采用單一激光束來測量和控制大石墨烯氣泡的溫度。
位于基礎科學研究所(IBS)多維碳材料中心的一組研究人員,首次采用單個激光束測量和控制了石墨烯氣泡的溫度。這項*新的研究現發表在《物理評論快報》。
石墨烯具有高彈性和柔性,這種獨特的性質在二維材料領域帶給了人們很多新發現,但是科研人員轉變思路,認為這種性質讓它或多或少的會以受控的方式產生穩定的石墨烯大氣泡。由氣泡引入的應變和曲率是已知的,這種氣泡可以調諧材料的電子、化學和機械性能。一般來說,石墨烯氣泡比平鋪的石墨烯反應性更強,因此它們更容易被化學基團修飾。氣泡可以用作微小的封閉式反應器,它們的曲面可以提供透鏡效應。現在,了解溫度如何在氣泡內變化是應用的重要因素。
“如果你認為化學反應可以在氣泡內部或每個石墨烯氣泡的表面進行,那么改變氣泡中的溫度分布將顯著地影響發生的反應,”這項研究的**作者YuanHuang說。
在這項研究中,氣泡在石墨烯片與二氧化硅(SiO2/Si)基片之間的界面上形成。SiO2表面吸附的一些分子在加熱時被蒸發,產生氣泡。
正如XiaoWang和FengDing團隊理論預測的那樣,溫度隨氣泡高度升高而振蕩。雖然每個氣泡的寬度只有幾微米,高度大約只有一微米,但是科學家們仍然可以檢測出氣泡溫度的變化,不僅在中心和邊緣之間的溫度可以被測量,而且在氣泡的不同高度的溫度也被準確的檢測出來。
當石墨烯氣泡被激光束照射時,入射和反射光線重疊,在氣泡表面上形成光學駐波。增加激光功率具有選擇性地加熱氣泡特定區域的效果,它對應于駐波處的*大干涉。IBS科學家使用拉曼光譜法檢測每個氣泡內局部溫度變化,這是一種測量石墨烯特性和形態的標準技術。
“駐波附近的表面已經被忽視了很長一段時間,因為它很少直接被觀察到。實驗的結果令人吃驚,激光束可以有效地加熱石墨烯,我們可以從石墨烯氣泡的溫度分布來確定石墨烯氣泡的熱導率,”團隊成員之一WolfgangBacsa和來自法國圖盧茲大學的CEMES-CNRS訪問科學家解釋道。
“這些結果證實了先前測量的石墨具有很高的熱傳導率,證明了石墨烯氣泡周邊具有優異的粘附性,并為如何在特定位置加熱石墨烯氣泡提供了新的視角。”共同作者多維碳材料中心主任RodRuoff說。我們對石墨烯氣泡的物理性質了解得越多,就越能以不同的方式利用它們。
例如,對于石墨烯氣泡,一個有趣的應用可能是創建具有圓孔的石墨烯片,像“波爾卡點”圖案(波爾卡圓點一般是同一大小、同一種顏色的圓點以一定的距離均勻地排列而成)。由于氣泡的過熱導致它們破裂,具有特定化學基團的孔可以作為分子選擇性過濾器。石墨烯的獨特性質在帶給人們新發現的道路上從未停止。
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