韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所（IBS）的一組研究人員首次用一束激光測(cè)量并控制了單個(gè)石墨烯泡的溫度。

他們解釋說(shuō)，石墨烯具有高度彈性和靈活的特性，可以以一種相對(duì)可控的方式創(chuàng)造出穩(wěn)定的大氣泡。這些氣泡所帶來(lái)的應(yīng)變和曲率被認(rèn)為是對(duì)這種材料的電子、化學(xué)和機(jī)械特性的調(diào)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，石墨烯氣泡比平面石墨烯更容易發(fā)生反應(yīng)，因此可能比之更容易用化學(xué)基團(tuán)進(jìn)行裝飾。泡沫這種形態(tài)使之成為一種小型的、封閉反應(yīng)堆，曲面可以提供透鏡效應(yīng)。氣泡內(nèi)溫度的變化是影響其幾個(gè)應(yīng)用的重要因素。

該研究的第一作者Yuan Huang說(shuō)：“如果化學(xué)反應(yīng)可以在每一個(gè)石墨烯氣泡的內(nèi)部或表面進(jìn)行，那么改變氣泡中的溫度分布將會(huì)對(duì)發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)生重大影響?！痹谶@項(xiàng)研究中，氣泡是在石墨烯薄片和硅（SiO2/Si）的襯底之間形成的，SiO2表面可吸引一些在加熱時(shí)蒸發(fā)的分子，產(chǎn)生氣泡。

盡管每個(gè)氣泡的寬度只有幾微米，在高度上只有一微米，但正如研究小組的理論家所預(yù)測(cè)的那樣，溫度會(huì)隨著泡泡的高度而波動(dòng)。除了在中心和邊緣之間，科學(xué)家們?cè)诓煌臍馀莞叨纫部梢蕴綔y(cè)到溫度的變化。

當(dāng)一個(gè)石墨烯氣泡被激光束照亮?xí)r，入射光線和反射光線重疊形成了表面的光學(xué)駐波。增加激光功率可選擇性地加熱氣泡的特定區(qū)域，相當(dāng)于最大程度地對(duì)駐波進(jìn)行干擾。IBS科學(xué)家可利用拉曼光譜法探測(cè)到每個(gè)氣泡內(nèi)部溫度的變化。

來(lái)自CEMES-CNRS和法國(guó)圖盧茲大學(xué)的訪問(wèn)科學(xué)家Wolfgang Bacsa解釋道，“長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，表面駐波一直被忽視，而且很少被直接觀察到。但這次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果很驚人，激光束可以有效地加熱石墨烯，我們可以從它的溫度分布中確定石墨烯氣泡的導(dǎo)熱性?！?/span>

“結(jié)果證實(shí)了石墨烯以前測(cè)量過(guò)的高導(dǎo)熱性，也證明了石墨烯氣泡周邊優(yōu)異的附著力，并為如何在特定地點(diǎn)加熱石墨烯氣泡提供了新的視角，”多維碳材料中心的共同作者和主任Rod Ruoff總結(jié)道?！拔覀儗?duì)石墨烯氣泡的物理特性了解得越多，我們就越能以不同的方式利用它們。”

關(guān)于這項(xiàng)研究，一個(gè)很有前景的應(yīng)用是創(chuàng)造具有圓形孔，就像一個(gè)“波爾卡點(diǎn)”圖案的石墨烯薄片。當(dāng)氣泡過(guò)熱導(dǎo)致它們破裂時(shí)，經(jīng)過(guò)特定化學(xué)基團(tuán)裝飾的小孔就可以作為分子選擇性過(guò)濾器使用。

波爾卡點(diǎn)圖案

粉體圈編譯