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具有不同孔径(a,b,c,scale =1μm)的3-D石墨烯的SEM图像,光学性质(d,e,f)随孔径的变化而变化。
一国际研究团队首次对三维纳米多孔石墨烯的光学性质进行了研究,该研究是在BESSY II电子储存环的IRIS红外线环境下进行的。实验表明,这种新材料中的等离激元激发(电荷密度的振荡)可以通过孔径的大小来精确控制并引入原子杂质。这种性质对高灵敏度的化学传感器的制造很有帮助。
碳是非常通用的一种元素。它不仅可以形成钻石,石墨和煤,而且还可以以平面形式形成六方矩阵即石墨烯。这种仅由单一原子层组成的材料具有许多特殊的性能。它具有高导电性,光学透明性,并且具有灵活的机械性能,还有一定的承受负载的能力。AndreGeim和Konstantin Novoselov因发现了这种特殊形式的碳而获得了2010年诺贝尔物理学奖。就在最近,一个日本的团队已经成功地将二维石墨烯层叠在纳米孔的三维结构中。
可调谐等离子体激元
目前,罗马大学的一个研究团队首次在BESSY II实验中对3D石墨烯的光学性能进行了详细研究。该团队从数据中确定了石墨烯的电荷密度振荡(称为等离子体激元)是如何在三维石墨烯中传播的。通过这样的形式,他们确定了这些等离子体激元遵循着与2D石墨烯相同的物理规律。然而,通过引入原子杂质(掺杂),改变纳米孔的大小,或通过以某些方式将特定分子附着在石墨烯上,可以非常精确地控制3D石墨烯中等离子体的振荡频率。这样,这种新材料也可能用于制造特定的化学传感器,正如作者在《Nature Communications》中写到的一样。此外,新材料在太阳能电池的电极材料中的应用也是引人注目的。
IRIS光束提供的优势