太赫茲技術(shù)可用于醫(yī)學診斷與成像、反恐安全檢查、通信雷達、射電天文等領(lǐng)域,將對技術(shù)創(chuàng)新、國民經(jīng)濟發(fā)展以及**等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠的影響。作為極具發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù),2004年,美國**將THz科技評為“改變未來世界的**技術(shù)”之一,而日本于2005年1月8日更是將THz技術(shù)列為“國家支柱**重點戰(zhàn)略目標”**,舉全國之力進行研發(fā)。傳統(tǒng)的寬帶THz波可以通過光整流、光電導天線、激光氣體等離子體等方法產(chǎn)生,窄帶THz波可以通過太赫茲激光器、光學混頻、加速電子、光參量轉(zhuǎn)換等方法產(chǎn)生。氧化石墨能夠應(yīng)用在交通運輸、建筑材料、能量存儲與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。關(guān)于氧化石墨導熱
比較成熟的非線性材料有半導體可飽和吸收鏡和碳納米管可飽和吸收體。但是制作半導體可飽和吸收鏡需要相對復雜和昂貴的超凈制造系統(tǒng),這類器件的典型恢復時間約為幾個納秒,且半導體可飽和吸收鏡的光損傷閥值很低,常用的半導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、超快恢復時間、寬帶寬和價格便宜等優(yōu)點的飽和吸收材料。關(guān)于氧化石墨導熱氧化石墨烯的表面官能團與水中的金屬離子反應(yīng)形成復雜的絡(luò)合物。
氧化石墨烯(GO)與石墨烯的另一個區(qū)別是在吸收紫外/可見光后會發(fā)出熒光。通常可以在可見光波段觀測到兩個峰值,一個在藍光段(400-500nm),另一個在紅光段(600-700nm)。關(guān)于氧化石墨烯發(fā)射熒光的機理,學界仍有爭論。此外,氧化石墨烯的熒光發(fā)射會隨著還原的進行逐漸變化,在輕度化學還原過程中觀察到GO光致發(fā)光光譜發(fā)生紅移,這一發(fā)現(xiàn)與其他人觀察到的發(fā)生藍移的現(xiàn)象相矛盾。這從另一個方面說明了氧化石墨烯結(jié)構(gòu)的復雜性和性質(zhì)的多樣性。
RGO制備簡單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙,可以實現(xiàn)超寬譜(從可見至太赫茲波段)探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響,隨著氧化石墨烯還原程度的提高,探測器的響應(yīng)率可以提高若干倍以上。因此,在CVD石墨烯方案的基礎(chǔ)上,研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結(jié)構(gòu)的光電探測器。對于RGO-Si器件,帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累,是影響光響應(yīng)的重要因素[72]。2014年,Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上,而后通過熱處理對氧化石墨烯進行熱還原,制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質(zhì)結(jié)的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下,***實現(xiàn)了從可見光(532nm)到太赫茲波(2.52THz,118.8mm)的超寬譜光探測。在所有波段中,探測器對10.6mm的長波紅外具有比較高的光響應(yīng)率可達9mA/W。調(diào)控反應(yīng)過程中氧化條件,減少面內(nèi)大面積反應(yīng),減少缺陷,提升還原效率。
氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在光電傳感領(lǐng)域的應(yīng)用,其基本依據(jù)是本章前面部分所涉及到的各種光學性質(zhì)。氧化石墨烯因含氧官能團的存在具備了豐富的光學特性,在還原為還原氧化石墨烯的過程中,不同的還原程度又具備了不同的性質(zhì),從結(jié)構(gòu)方面而言,是其SP2碳域與SP3碳域相互分割、相互影響、相互轉(zhuǎn)化帶來了如此豐富的特性。也正是這些官能團的存在,使得氧化石墨烯可以方便的采用各種基于溶液的方法適應(yīng)多種場合的需要,克服了CVD和機械剝離石墨烯在轉(zhuǎn)移和大面積應(yīng)用時存在的缺點,也正是這些官能團的存在,使其便于實現(xiàn)功能化修飾,為其在不同場景的應(yīng)用提供了一個廣闊的平臺。氧化石墨烯(GO)的比表面積很大,厚度小。綠色氧化石墨導電
氧化石墨片層的厚度約為1.1 ± 0.2 nm。關(guān)于氧化石墨導熱
目前醫(yī)學界面臨的一個棘手的難題是對大面積骨組織缺損的修復。其中,干細胞***可能是一種很有前途的解決方案,但是在干細胞的移植過程中,需要可促進和增強細胞成活、附著、遷移和分化并有著良好生物相容性的支架材料。研究已表明氧化石墨烯(GO)具有良好的生物相容性及較低的細胞毒性,可促進成纖維細胞、成骨細胞和間充質(zhì)干細胞(mesenchymalstemcells,MSC)的增殖和分化[82],同時GO還可以促進多種干細胞的附著和生長,增強其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域研究人員的關(guān)注,成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨作為干細胞的載體材料,還可以加入到現(xiàn)有的支架材料中,GO不僅可以加強支架材料的生物活性,同時還可以改善支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機械性能,包括抗壓強度和抗曲強度。GO表面積及粗糙度較大,適合MSC的附著和增殖,從而可促進間充質(zhì)干細胞的成骨分化,而這種作用程度與支架中加入GO的比例成正比。關(guān)于氧化石墨導熱