GO/RGO在光纖傳感領域會有越來越多的應用,其基本的原理是利用石墨烯及氧化石墨烯的淬滅特性、分子吸附特性以及對金屬納米結構的惰性保護作用等,通過吸收光纖芯層穿透的倏逝波改變光纖折射率或者基于表面等離子體共振(SPR)效應影響折射率。GO/RGO可以在光纖的側面、端面對光進行吸收或者反射,而為了增加光與GO/RGO層的相互作用,采用了不同光纖幾何彎曲形狀,如直型、U型、錐型和雙錐型等。有鉑納米顆粒修飾比沒有鉑納米顆粒修飾的氧化石墨烯薄膜光纖傳感器靈敏度高三倍,為多種氣體的檢測提供了一個理想的平臺。石墨烯在可見光范圍內的光吸收系數近乎常數。氧化石墨技術
氧化石墨烯(GO)在很寬的光譜范圍內具有光致發光性質,同時也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯(GO)具有特殊的光學性質和多樣化的可修飾性,為石墨烯在光學、光電子學領域的應用提供了一個功能可調控的強大平臺[6],其在光電領域的應用日趨***。氧化石墨烯(GO)和還原氧化石墨烯(RGO)應用于光電傳感,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、轉換、發射等光學方面的特殊性質,作為電子受體材料時,利用的是其優異的載流子遷移率等電學性質。本書前面的內容中對氧化石墨烯(GO)、還原氧化石墨烯(RGO)的電學性質已經有了比較詳細的論述,本章在介紹其在光電領域的應用之前,首先對相關的光學性質部分進行介紹。開發氧化石墨導熱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。
氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能團含有孤對電子,可作為配位體與具有空的價電子軌道的金屬離子發生絡合反應,生成不溶于水的絡合物,從而有效去除溶液中的金屬離子。Madadrang等45制得乙二胺四乙酸/氧化石墨烯復合材料(EDTA-GO),通過研究發現其對金屬離子的吸附機制主要為絡合反應,即氧化石墨烯的表面官能團與水中的金屬離子反應形成復雜的絡合物,具體過程如圖8.7所示,由于形成的絡合物不溶于水,可通過沉淀等作用分離去除水中的金屬離子。
在GO還原成RGO的過程中,材料的導電性、禁帶特性和折射率都會發生連續變化,形成獨特而優異的可調諧型新材料。2014年,澳大利亞微光子學中心賈寶華教授領導的科研小組***發現在用激光直寫氧化石墨烯薄膜形成微納米結構的過程中,材料的非線性可以實現激光功率可控的動態調諧。與傳統的非線性材料相比,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,而非線性也呈現出被動態調諧的豐富變化。不但材料的非線性系數的大小產生改變,其非線性吸收和折射率也發生變化,并且,這種豐富的非線性特性完全可以實現動態操控。氧化石墨烯可以有效去除溶液中的金屬離子。
近年來研究者發現石墨烯由于它獨特的零帶隙結構,對所有波段的光都無選擇性的吸收,且具有超快的恢復時間和較高的損傷閾值。因此利用石墨烯獨特的非線性可飽和吸收特性將其制作成可飽和吸收體應用于調Q摻鉺光纖激光器、被動鎖模光纖激光器已經成為超快脈沖激光器研究領域的熱點。2009年,Bao等[82]人使用單層石墨烯作為鎖模光纖激光器的可飽和吸收體首先實現了通信波段的超短孤子脈沖輸出,脈沖寬度達到了756fs。他們證實了由于泡利阻塞原理,零帶隙材料石墨烯在強激光激發下可以容易的實現可飽和吸收,而且這種可飽和吸收是與頻率不相關的,即石墨烯作為可飽和吸收體可實現對所有波長的光都有可飽和吸收作用。石墨原料片徑大小、純度高低等以及合成方法不同,因此導致所合成出來的GO片的大小有差異。鶴崗無污染氧化石墨
氧化石墨中存在大量親水基團(如羧基與羥基),在水溶液中容易分散。氧化石墨技術
氧化石墨烯(GO)是一種兩親性材料,在生理條件中一般帶有負電荷,通過對GO的修飾可以改變電荷的大小,甚至使其帶上正電荷,如利用聚合物或樹枝狀大分子等聚陽離子試劑。在細胞中,GO可能會與疏水性的、帶正電荷或帶負電荷的物質進行相互作用,如細胞膜、蛋白質和核酸等,因此會誘導GO產生毒性。因此在本節中,我們主要探討GO在細胞(即體外)和體內試驗中產生已知的毒性效應,以及產生毒性的可能原因。石墨烯材料的結構特點主要由三個參數決定:(a)層數、(b)橫向尺寸和(c)化學組成即碳氧比例)。氧化石墨技術