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激光搭档氧化石墨烯“吹出”的完美泡泡,可当透镜用

来源:admin 发布日期:2020-10-16

原位光学显微镜下,微泡的产生和消除过程。

 

 

气泡虽小,却能够解决大问题。直径1~50微米的微气泡被广泛应用于药物输送、生物膜控制、喷墨打印、水处理等领域。鉴于微气泡具有重要应用价值,科学家们已经开发了多种制造微气泡的方法,例如:压缩气流,将空气溶解到液体中;超声波在水中诱导气泡产生等。然而,这些方法制备的微气泡在液体中往往是随机分散的,且极不稳定。

 

澳大利亚斯威本科技大学(SUT)、新加坡国立大学(NUS)和美国罗格斯大学(RU)的研究人员近日在《先进光子学》杂志中发文,阐述了以飞秒激光照射氧化石墨烯制造高质量微气泡的方法。

 

研究人员使用的基底材料是氧化石墨烯。氧化石墨烯主要由含氧官能团修饰的石墨烯薄膜组成。因为气体无法穿透氧化石墨烯,研究人员使用激光局部照射它时,产生的气体会被封装在薄膜内,形成类似微气泡的“气球”。

 

SUT高级研究员、论文作者Han Lin说:“通过这种方式,我们可以借助激光很好地控制微气泡位置,而且微气泡可以随意产生、消除。此外,我们可以通过调整辐射面积和辐射功率来控制气体量。”

 

 

 

氧化石墨烯微泡透镜聚焦的光子喷射。

 

研究人员表示,光子学应用对微气泡的位置、尺寸及稳定性都有极高要求,而通过该方法制备的高质量微气泡可以完美满足这些要求。

 

Lin等发现,氧化石墨烯薄膜的高度均匀性“催生”了具有完美球面曲率的微气泡,可用作凹面反射透镜。在展示实验中,他们使用微气泡凹面反射透镜聚焦了光线,获得了形状良好的高质量焦点——甚至有望成为显微镜成像的光源。微气泡反射透镜还能将不同波长的光聚焦于同一焦点,且不产生色差。研究人员演示了微气泡对超宽波段白光的聚焦,发现其性能同样优越。

 

这一研究结果将在小型显微镜和光谱学领域起巨大作用。

 

SUT教授Baohua Jia教授评价道:“该研究不仅提供了可控微气泡的简易制作途径,还将石墨烯微气泡作为动态的高精度纳米光子组件,集成到了微型芯片实验室设备中。这对于高分辨率光谱学和医学成像等技术的发展具有重要意义。”

 

原文链接:https://phys.org/news/2020-10-graphene-microbubbles-lenses.html

 

新闻来源:https://dy.163.com/article/FOQU1F8B0530VNN6.html

 

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