西班牙AIMEN技術(shù)中心的研究人員日前展示了使用超高速激光加工石墨烯材料的新技術(shù)，它使得大規(guī)模加工生產(chǎn)石墨烯成為可能。有關(guān)研究論文發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上。
石墨烯具有獨(dú)特的電子和光學(xué)特性，其工業(yè)化生產(chǎn)可能會(huì)帶來(lái)一個(gè)快速、可靠、低功耗通信和信息處理的新時(shí)代。但目前有兩大問(wèn)題阻礙了石墨烯產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用：首先，工業(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有成熟的技術(shù)可用于大規(guī)模生產(chǎn)具有特殊性能的石墨烯；其次，用于硅基處理的傳統(tǒng)固態(tài)技術(shù)不適用于高分子材料石墨烯的加工。
AIMEN的研究人員展示的新技術(shù)，通過(guò)短激光脈沖誘導(dǎo)石墨烯的化學(xué)晶格發(fā)生變化。單個(gè)激光脈沖的持續(xù)時(shí)間僅有幾秒，石墨烯中的極性分子會(huì)像水波那樣產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的振蕩。研究人員發(fā)現(xiàn)，在振蕩過(guò)程中，可以通過(guò)切割石墨烯晶格，把外部分子或所需的化合物添加到石墨烯中。激光的光斑可以集中在一個(gè)邊長(zhǎng)為1微米的正方形中或面積更小的區(qū)域，這樣就能高精度地控制整個(gè)添加過(guò)程。
在新技術(shù)工作過(guò)程中，大量的石墨烯可在高速度、高精度條件下被裁剪，這為石墨烯的廣泛應(yīng)用開(kāi)辟了新的途徑。運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，繪制微米大小的石墨烯的速度將超過(guò)每秒1米。
此外，這項(xiàng)技術(shù)還展現(xiàn)了通過(guò)調(diào)整激光的變化來(lái)控制熱量吸收的化學(xué)過(guò)程。在低能量輸出的條件下，多光子吸收在碳和大氣分子的化學(xué)反應(yīng)之間起主導(dǎo)作用，從而賦予石墨烯新的光學(xué)特性，這也有助于通過(guò)改變石墨烯的光學(xué)潛力，使其更加功能化。
研究人員稱(chēng)，這項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的表現(xiàn)還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。目前的研究是基于工業(yè)生產(chǎn)的考慮，目的在于深入研究石墨烯在化學(xué)和物理變化中的可行性，同時(shí)嘗試用電子設(shè)備程序來(lái)控制其工業(yè)生產(chǎn)。
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