美國能源部(DOE)實用奈米材料中心(CFN)的科學家們給石墨烯加上一層網狀奈米聚合物,使石墨烯的感光性提升了30倍。這為醫療成像、輻射檢測和照相鏡頭應用等領域使用「薄如紙硬如鋼」的石墨烯材料舖平了道路。

石墨烯是一種兼具光學和導電性能的特殊平面材料,非常薄其硬度卻很高,能感應各種顏色的光線,導熱、導電性能也好。然而由於石墨烯材料只有一層原子的厚度,因此只能吸收約2%的光線。為了提升感光性,科學家們通常在石墨烯材料上加上一層約幾十奈米厚的吸光聚合物薄膜

現在,CFN的科學家把這種薄膜換成一種由相同聚合物製成的、厚度也差不多的網狀奈米材料,使得石墨烯的感光性能提升了600%

這份研究的第一作者Mingxing Li說:「我們使用了一種非常簡單、可再現的自動結合的辦法來製成這種網狀奈米材料。把它放在一種特定配比的溶液中,攪拌、過夜,這種聚合物自己就會形成網狀奈米結構。」

研究者們用原子力顯微鏡(atomic force microscope)、拉曼光譜和X光散射技術分別對比了僅石墨烯、石墨烯加聚合物薄膜,以及石墨烯加聚合物奈米網薄層這三種材料的感光性。

結果顯示,加了聚合物奈米網的石墨烯材料的感光性比石墨烯加聚合物薄膜材料提升了6倍,比沒有任何聚合物添加層的石墨烯材料提升了30倍。

研究者們已就這種材料的製作技術向美國提出了專利申請。他們將繼續探索其它二維、一維和零維材料的感光互動研究。

這份研究近期發表在美國化學學會(ACS)的Photonics期刊上。

 

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