中國粉體網(wǎng)訊 在理論與實驗的完美匹配中，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。這項最新的研究現(xiàn)發(fā)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(zhì)在二維材料領域帶給了人們很多新發(fā)現(xiàn)，但是科研人員轉(zhuǎn)變思路，認為這種性質(zhì)讓它或多或少的會以受控的方式產(chǎn)生穩(wěn)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(diào)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(xiàn)在，了解溫度如何在氣泡內(nèi)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(nèi)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(fā)生的反應，”這項研究的第一作者Yuan Huang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(fā)，產(chǎn)生氣泡。
正如Xiao Wang和Feng Ding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?nèi)匀豢梢詸z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(qū)域的效果，它對應于駐波處的最大干涉。IBS科學家使用拉曼光譜法檢測每個氣泡內(nèi)局部溫度變化，這是一種測量石墨烯特性和形態(tài)的標準技術。
“駐波附近的表面已經(jīng)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Wolfgang Bacsa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(yōu)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�！惫餐髡叨嗑S碳材料中心主任RodRuoff說。我們對石墨烯氣泡的物理性質(zhì)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(chuàng)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(zhì)在帶給人們新發(fā)現(xiàn)的道路上從未停止。（粉體網(wǎng)編輯整理/默然）
