用于光子學(xué)、電子學(xué)和光電子學(xué)的氧化石墨烯

氧化石墨烯（GO）最初是為了模仿石墨烯而開發(fā)的材料，但其很快就被認(rèn)為是一種功能材料，并解決了石墨烯和其他碳材料無法實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用。追憶十年，在材料合成和性能調(diào)控方面，氧化石墨烯研究取得了巨大的進(jìn)步。同樣也產(chǎn)生了基于氧化石墨烯GO的光子學(xué)、電子學(xué)和光電子學(xué)的快速發(fā)展，為卓越材料性能的技術(shù)突破鋪平了道路。

近日，澳大利亞斯威本科技大學(xué)Jiayang Wu，David J. Moss，皇家墨爾本理工大學(xué)Han Lin，Baohua Jia，新加坡國立大學(xué) Kian Ping Loh，在Nature Reviews Chemistry上發(fā)表綜述文章，從氧化石墨烯化學(xué)結(jié)構(gòu)和制備方法出發(fā)，概述了氧化石墨烯和還原氧化石墨烯的光學(xué)、電學(xué)和光電性質(zhì)，及其在太陽能收集、能量存儲、醫(yī)療診斷、圖像顯示和光通信等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。還討論了氧化石墨烯這一領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，以及未來技術(shù)進(jìn)步的主要機(jī)遇。

框圖 氧化石墨烯的歷史和形貌

圖1.原始石墨烯、氧化石墨烯和完全還原的氧化石墨烯的比較

圖2 氧化石墨烯薄膜的制備方法

圖3.氧化石墨烯還原方法

圖4.基于氧化石墨烯化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾的多樣化光子和電子應(yīng)用

圖5.氧化石墨烯和還原氧化石墨烯的線性光學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用

圖6.氧化石墨烯和還原氧化石墨烯的非線性光學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用

圖7.氧化石墨烯和還原氧化石墨烯的電學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用

圖8. 氧化石墨烯和還原氧化石墨烯的光電性質(zhì)和應(yīng)用。

圖9.未來應(yīng)用 表1. 氧化石墨烯和還原氧化石墨烯的典型光子、電子和光電應(yīng)用。

表2. 氧化石墨烯、還原氧化石墨烯和用于電子、光子和光電應(yīng)用的石墨烯器件最新性能比較。

從工程和實(shí)用性的角度來看，最近在實(shí)驗(yàn)室成功制備了高質(zhì)量氧化石墨烯GO和還原氧化石墨烯reduced RGO以及精確控制其性能，推動了大規(guī)模制造GO和RGO器件的工業(yè)環(huán)境應(yīng)用。同時(shí)，工業(yè)實(shí)際需求，將促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室研究的材料性能改性，以進(jìn)一步提高材料性能和拓寬應(yīng)用。這種協(xié)同效應(yīng)，將產(chǎn)生持久的積極影響，這將是推動該領(lǐng)域不斷發(fā)展的強(qiáng)大動力。隨著氧化石墨烯GO化學(xué)知識的不斷積累及其材料制備和表征技術(shù)的不斷進(jìn)步，預(yù)計(jì)將繼續(xù)取得重大突破，進(jìn)一步彌合理論與實(shí)踐之間的差距，并為實(shí)現(xiàn)低維碳基材料工業(yè)實(shí)現(xiàn)鋪平道路。

審核編輯 ：李倩