预测与测量和控制石墨烯气泡的温度

基础科学研究所(IBS)内的多维碳材料中心的一组研究人员首次用单个激光束测量和控制了单个石墨烯气泡的温度。该研究现在可从Physical Review Letters获得。

石墨烯的高弹性和柔韧性允许以或多或少受控的方式产生稳定的大气泡。已知由气泡引入的应变和曲率可调节该材料的电子，化学和机械性质。通常，石墨烯气泡比扁平石墨烯更具反应性，因此它们可能更容易被化学基团修饰。气泡可以作为微小的闭合反应堆，它们的曲面可以提供镜头效果。了解气泡内温度的变化是多种应用的重要因素。

“如果你认为化学反应可以在气泡内或每个石墨烯气泡的表面进行，那么改变气泡中的温度分布将显着影响发生的反应，”该研究的第一作者袁黄说。

在该研究中，在石墨烯片和其所在的二氧化硅(SiO 2 / Si)衬底之间的界面处形成气泡。SiO2表面吸引一些在加热时蒸发的分子，产生气泡。

正如团队理论家小王和冯鼎所预测的那样，温度随着气泡高度而波动。尽管每个气泡的宽度仅为几微米，高度约为1微米，但科学家们不仅可以检测到温度的变化，不仅可以检测气体的中心和边缘之间的温度，还可以检测气泡的不同高度。

当用激光束照射石墨烯气泡时，入射和反射光线重叠，在表面上形成光学驻波。增加激光功率具有选择性地加热气泡的特定区域的效果，其对应于驻波光波的最大干涉。IBS科学家使用拉曼光谱检测每个气泡内的局部温度变化，拉曼光谱是一种测量石墨烯特性和形态的标准技术。

“长时间忽略了表面附近的驻波，很少直接观察到。结果令人惊讶。激光束可以有效地加热石墨烯，我们可以根据其温度分布确定石墨烯气泡的热导率，“团队成员之一Wolfgang Bacsa解释说，以及CEMES-CNRS和法国图卢兹大学的访问科学家。

“这些结果证实了先前测量的石墨烯的高导热性，证明了石墨烯气泡周围的优异附着力，并为如何在特定位置加热石墨烯气泡提供了新观点，”该中心的合着者兼主任Rod Ruoff总结道。用于多维碳材料。“我们对石墨烯气泡的物理性质了解得越多，我们就越能以不同的方式利用它们。”

例如，一个有趣的应用可能是创建具有圆孔的石墨烯片，如“波尔卡圆点”图案。由于气泡过热导致它们破裂，用特定化学基团修饰的孔可以用作分子选择性过滤器。石墨烯的独特性质永远不会令人惊讶。

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