比較成熟的非線性材料有半導(dǎo)體可飽和吸收鏡和碳納米管可飽和吸收體。但是制作半導(dǎo)體可飽和吸收鏡需要相對復(fù)雜和昂貴的超凈制造系統(tǒng),這類器件的典型恢復(fù)時間約為幾個納秒,且半導(dǎo)體可飽和吸收鏡的光損傷閥值很低,常用的半導(dǎo)體飽和吸收鏡吸收帶寬較窄。碳納米管是一種直接帶隙材料,帶隙大小由碳納米管直徑和屬性決定。不同直徑碳納米管的混合可實現(xiàn)寬的非線性吸收帶,覆蓋常用的1.0~1.6um激光増益發(fā)射波段。但是由于碳納米管的管狀形態(tài)會產(chǎn)生很大的散射損耗,提高了鎖模閥值,限制了激光輸出功率和效率,所以,研究人員一直在尋找一種具有高光損傷閩值、超快恢復(fù)時間、寬帶寬和價格便宜等優(yōu)點的飽和吸收材料。氧化石墨可以通過用強氧化劑來處理石墨來制備。改性氧化石墨濾餅
當(dāng)前社會的快速發(fā)展造成了嚴(yán)重的重金屬離子污染,重金屬離子毒性大、分布廣、難降解,一旦進入生態(tài)環(huán)境,嚴(yán)重威脅人類的生命健康。目前,含重金屬離子廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、膜分離法、離子交換法、吸附法等等。而使用納米材料吸附重金屬離子成為當(dāng)前科研人員的研究熱點。相對活性炭、碳納米管等碳基吸附材料,氧化石墨烯的比表面積更大,表面官能團(如羧基、環(huán)氧基、羥基等)更為豐富,具有很好的親水性,可以與金屬離子作用富集分離水相中的金屬離子;同時,氧化石墨烯片層可交聯(lián)極性小分子或聚合物制備出氧化石墨烯納米復(fù)合材料,吸附特性更加優(yōu)異。哪里有氧化石墨導(dǎo)電碳基填料可以提高聚合物的熱導(dǎo)率,但無法像提高導(dǎo)電性那么明顯,甚至低于有效介質(zhì)理論。
氧化石墨烯(GO)在很寬的光譜范圍內(nèi)具有光致發(fā)光性質(zhì),同時也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯(GO)具有特殊的光學(xué)性質(zhì)和多樣化的可修飾性,為石墨烯在光學(xué)、光電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個功能可調(diào)控的強大平臺[6],其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用日趨***。氧化石墨烯(GO)和還原氧化石墨烯(RGO)應(yīng)用于光電傳感,主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時,利用的是其在光的吸收、轉(zhuǎn)換、發(fā)射等光學(xué)方面的特殊性質(zhì),作為電子受體材料時,利用的是其優(yōu)異的載流子遷移率等電學(xué)性質(zhì)。本書前面的內(nèi)容中對氧化石墨烯(GO)、還原氧化石墨烯(RGO)的電學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有了比較詳細(xì)的論述,本章在介紹其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用之前,首先對相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)部分進行介紹。
由于GO表面具有較高的親和力,蛋白質(zhì)可以吸附在GO表面,因此在生物液體中可以通過蛋白質(zhì)來調(diào)節(jié)GO與細(xì)胞膜的相互作用。如,血液中存在著大量的血清蛋白,可能會潛在的影響GO的毒性。Ge與其合作者[16]利用電子顯微鏡技術(shù)就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對細(xì)胞膜的滲透性,抑制了GO對細(xì)胞膜的破壞,同時降低了GO的細(xì)胞毒性?;诜肿觿恿W(xué)研究分析,他們推斷可能是由于GO-蛋白質(zhì)之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用。與此同時,GO對人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發(fā)現(xiàn),特別是他們觀察到了GO可以抑制人血清蛋白與膽紅素之間的作用。因此,GO與血清蛋白之間是相互影響的。將氧化石墨暴露在強脈沖光線下,例如氙氣燈也能得到石墨烯。
氧化石墨烯表面含有-OH和-COOH等豐富的官能團,在水中可發(fā)生去質(zhì)子化等反應(yīng)帶有負(fù)電荷,由于靜電作用將金屬陽離子吸附至表面;相反的,如果水中pH等環(huán)境因素發(fā)生變化,氧化石墨烯表面也可攜帶正電荷,則與金屬離子產(chǎn)生靜電斥力,二者之間的吸附作用**減弱。而靜電作用的強弱與氧化石墨烯表面官能團產(chǎn)生的負(fù)電荷相關(guān),其受環(huán)境pH值的影響較明顯。Wang44等人的研究證明,在pH>pHpzc時(pHpzc=3.8),GO表面的官能團可發(fā)生去質(zhì)子化反應(yīng)而帶負(fù)電,可有效吸附鈾離子U(VI),其吸附量可達到1330mg/g。石墨烯在可見光范圍內(nèi)的光吸收系數(shù)近乎常數(shù)。開發(fā)氧化石墨廠家報價
GO表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用,易于化學(xué)修飾。改性氧化石墨濾餅
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發(fā)生連續(xù)變化,形成獨特而優(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現(xiàn)激光功率可控的動態(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現(xiàn)動態(tài)操控。改性氧化石墨濾餅