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将石墨烯光学锻造成三维形状

由石墨烯制成的金字塔。通过在称为“光学锻造”的过程中使用激光照射,在实验上制造了类似的结构。

em一组科学家揭示了如何利用激光将石墨烯(一种单原子薄层碳)锻造成三维物体。 / em

来自芬兰和台湾的研究人员已经发现了如何利用激光将石墨烯(一种单原子薄层的碳)锻造成三维物体。当研究人员制作一个高度为60纳米的金字塔时,提供了一个惊人的例证,该金字塔的高度比石墨烯片的厚度大200倍。金字塔很小,很容易贴在一根头发上。该研究得到芬兰科学院和中华民国科学技术部的支持。

石墨烯与石墨密切相关,石墨由数百万层石墨烯组成,可以在普通铅笔尖中找到。石墨烯在2004年首次被分离后,研究人员已经学会了定期生产和处理石墨烯。石墨烯可用于制造电子和光电子器件,如晶体管,光电探测器和传感器。未来,我们可能会看到越来越多的含有石墨烯的产品。

“我们称这种技术为光学锻造,因为该工艺类似于用锤子将金属锻造成3D形状。在我们的案例中,激光束是将石墨烯锻成三维形状的锤子,“芬兰Jyväskylä大学纳米科学中心实验团队的Mika Pettersson教授解释说。 “这项技术的优点是使用起来快速简单,它不需要任何额外的化学品或加工。尽管技术简单,但当我们观察到激光束在石墨烯上引起如此大的变化时,我们非常惊讶。花了一段时间才明白发生了什么事。“

“起初,我们大吃一惊。实验数据毫无意义,“负责该理论的Pekka Koskinen博士说。 “但是逐渐地,通过实验和计算机模拟之间的密切相互作用,3D形状的实际情况及其形成机制开始变得清晰起来。”

“当我们第一次检查辐照过的石墨烯时,我们期待能够发现掺入石墨烯中的化学物质的痕迹,但我们找不到任何化学物质。经过一番更仔细的检查,我们得出结论认为,它必须是纯粹的结构缺陷,而不是化学兴奋剂,它们是导致石墨烯发生这种剧烈变化的原因,“台湾的副教授Wei Yen Woon解释道,他领导实验组进行X在同步加速器设施中进行光电子能谱分析。

新型3D石墨烯具有稳定性,并具有不同于普通2D石墨烯的电子和光学特性。光学伪造的石墨烯可以帮助制造基于石墨烯的器件的3D架构。

这项研究是在台湾国立中央大学Jyväskylä大学的纳米科学中心(NSC)和台湾全国同步辐射研究中心进行的。

出版物:Andreas Johansson等,“将石墨烯光学成形为三维形状”,Nano Letters,2017; DOI:10.1021 / acs.nanolett.7b03530

来源:芬兰科学院

 
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