激光錘鍛造石墨烯

材料牛注：石墨烯因具有僅為一個原子厚的碳層二維形式，具有許多優異的性能。但是想要在實際應用中使用石墨烯的話，通常需要將其轉換成3D形式。現在，又多了一種全新的、并且比較簡單的方式來實現這一目的，即用激光來“雕刻”出三維金字塔型石墨烯，如同鑄鐵那般。

這不是石墨烯第一次被賦予額外的維度。2015年，伊利諾伊大學的研究人員通過將石墨烯分層疊加在固定形狀的基座上，從而將其塑造為3D結構。今年年初，麻省理工學院的科學家們發現，管狀石墨烯可以被塑造成比鋼強10倍的3D珊瑚狀結構，而密度僅為鋼的百分之五。萊斯大學的研究人員最近還制作了石墨烯泡沫，并用碳納米管對其進行了增強。

但是芬蘭和臺灣的研究人員開發的這種新技術可能是一種更簡單快捷的制作3D石墨烯的方法。需要做的僅僅是將激光束射到石墨烯上以使其變形成3D形狀，即高為60nm的金字塔。雖然仍然很小，但它確實比石墨烯片本身高了200倍。

“我們稱之為光學鍛造技術，因為該工藝類似于用錘子將金屬鍛造成3D形狀，”該研究的合作者Mike Pettersson說道，“在我們的實驗中，激光束就是將石墨烯加工成三維形狀的“錘子”，該技術的優點在于其快速且易于使用，不需要任何額外的化學品或加工。盡管技術簡單，當我們觀察到激光束在石墨烯上引起如此巨大的變化時，我們也相當驚訝，好一會兒才明白過來發生了什么。”

研究人員最初的猜想是激光“摻雜”石墨烯，也就是將雜質引入了石墨烯中，但經過進一步的檢驗，他們發現不是這樣。

研究的另一合作者Wei Yen Woon說：“當我們首次檢查被照射的石墨烯時，我們期望找到摻入到石墨烯中的化學物質的痕跡，但是我們找不到任何物質。經過一些更仔細的檢查之后，我們得出了結論，即它不是化學摻雜，而必須是純粹的結構缺陷，這就是造成石墨烯發生這種巨大變化的原因。”

該團隊表示，光學鍛造的石墨烯在結構上是合理的，突顯了其在建造3D建筑材料方面的廣闊的應用前景。在這種3D形式下，石墨烯與其2D對應物具有不同的電學和光學性質。

這項研究已經發表在期刊Nano Letters上。

原文鏈接：Laser light forges graphene into the third dimension

文獻鏈接：Optical Forging of Graphene into Three-Dimensional Shapes

本文由材料人編輯部黃亞編譯，點我加入材料人編輯部。

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