改性氧化石墨材料

在GO還原成RGO的過程中，材料的導(dǎo)電性、禁帶特性和折射率都會(huì)發(fā)生連續(xù)變化，形成獨(dú)特而優(yōu)異的可調(diào)諧型新材料。2014年，澳大利亞微光子學(xué)中心賈寶華教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組***發(fā)現(xiàn)在用激光直寫氧化石墨烯薄膜形成微納米結(jié)構(gòu)的過程中，材料的非線性可以實(shí)現(xiàn)激光功率可控的動(dòng)態(tài)調(diào)諧。與傳統(tǒng)的非線性材料相比，氧化石墨烯的三階非線性高出了整整1000倍，隨著氧化石墨烯中的氧成分逐漸減少，而非線性也呈現(xiàn)出被動(dòng)態(tài)調(diào)諧的豐富變化。不但材料的非線性系數(shù)的大小產(chǎn)生改變，其非線性吸收和折射率也發(fā)生變化，并且，這種豐富的非線性特性完全可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)操控。石墨烯具有很好的電學(xué)性質(zhì)，但氧化石墨本身卻是絕緣體(或是半導(dǎo)體)。改性氧化石墨材料

RGO制備簡單、自身具有受還原程度調(diào)控的帶隙，可以實(shí)現(xiàn)超寬譜（從可見至太赫茲波段）探測。氧化石墨烯的還原程度對(duì)探測性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測器的響應(yīng)率可以提高若干倍以上。因此，在CVD石墨烯方案的基礎(chǔ)上，研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結(jié)構(gòu)的光電探測器。對(duì)于RGO-Si器件，帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累，是影響光響應(yīng)的重要因素[72]。2014年，Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上，而后通過熱處理對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行熱還原，制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質(zhì)結(jié)的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下，***實(shí)現(xiàn)了從可見光(532nm)到太赫茲波(2.52THz，118.8mm)的超寬譜光探測。在所有波段中，探測器對(duì)10.6mm的長波紅外具有比較高的光響應(yīng)率可達(dá)9mA/W。烏蘭察布改性氧化石墨氧化石墨能夠應(yīng)用在交通運(yùn)輸、建筑材料、能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域。

太赫茲技術(shù)可用于醫(yī)學(xué)診斷與成像、反恐安全檢查、通信雷達(dá)、射電天文等領(lǐng)域，將對(duì)技術(shù)創(chuàng)新、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及**等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。作為極具發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)，2004年，美國**將THz科技評(píng)為“改變未來世界的**技術(shù)”之一，而日本于2005年1月8日更是將THz技術(shù)列為“國家支柱**重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”**，舉全國之力進(jìn)行研發(fā)。傳統(tǒng)的寬帶THz波可以通過光整流、光電導(dǎo)天線、激光氣體等離子體等方法產(chǎn)生，窄帶THz波可以通過太赫茲激光器、光學(xué)混頻、加速電子、光參量轉(zhuǎn)換等方法產(chǎn)生。

氧化石墨烯（GO）在很寬的光譜范圍內(nèi)具有光致發(fā)光性質(zhì)，同時(shí)也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯（GO）具有特殊的光學(xué)性質(zhì)和多樣化的可修飾性，為石墨烯在光學(xué)、光電子學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個(gè)功能可調(diào)控的強(qiáng)大平臺(tái)[6]，其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用日趨***。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（RGO）應(yīng)用于光電傳感，主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時(shí)，利用的是其在光的吸收、轉(zhuǎn)換、發(fā)射等光學(xué)方面的特殊性質(zhì)，作為電子受體材料時(shí)，利用的是其優(yōu)異的載流子遷移率等電學(xué)性質(zhì)。本書前面的內(nèi)容中對(duì)氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（RGO）的電學(xué)性質(zhì)已經(jīng)有了比較詳細(xì)的論述，本章在介紹其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用之前，首先對(duì)相關(guān)的光學(xué)性質(zhì)部分進(jìn)行介紹。通過調(diào)控氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)，降低氧化程度，降低難分解的芳香族官能團(tuán)。

與石墨烯量子點(diǎn)類似，氧化石墨烯量子點(diǎn)也具備一些特殊的性質(zhì)。當(dāng)GO片徑達(dá)到若干納米量級(jí)的時(shí)候?qū)?huì)出現(xiàn)明顯的限域效應(yīng)，其光學(xué)性質(zhì)會(huì)隨著片徑尺寸大小發(fā)生變化[48]，當(dāng)超過某上限后氧化石墨烯量子點(diǎn)的性質(zhì)相當(dāng)接近氧化石墨烯，這就提供了一種通過控制片徑尺寸分布改變氧化石墨烯量子點(diǎn)光響應(yīng)的手段。與GO類似，這種pH依賴來源于自由型zigzag邊緣的質(zhì)子化或者去質(zhì)子化。同樣，這也可以解釋以GO為前驅(qū)體通過超聲-水熱法得到的石墨烯量子點(diǎn)的光發(fā)射性能，在藍(lán)光區(qū)域其光發(fā)射性能取決于zigzag邊緣狀態(tài)，而綠色的熒光發(fā)射則來自于能級(jí)陷阱的無序狀態(tài)。通過控制氧化石墨烯量子點(diǎn)的氧化程度，可以控制其發(fā)光的波長。這一類量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)類似于GO，這說明只要片徑小于量子點(diǎn)，都會(huì)產(chǎn)生同樣的光學(xué)效應(yīng)，也就是在結(jié)構(gòu)上存在一個(gè)限域島狀SP2雜化的碳或者含氧基團(tuán)在功能化過程中引入的缺陷狀態(tài)。氧化石墨的親水性好，易于分散到水泥基復(fù)合材料中。改性氧化石墨材料

氧化石墨中存在大量親水基團(tuán)(如羧基與羥基)，在水溶液中容易分散。改性氧化石墨材料

由于GO表面具有較高的親和力，蛋白質(zhì)可以吸附在GO表面，因此在生物液體中可以通過蛋白質(zhì)來調(diào)節(jié)GO與細(xì)胞膜的相互作用。如，血液中存在著大量的血清蛋白，可能會(huì)潛在的影響GO的毒性。Ge與其合作者[16]利用電子顯微鏡技術(shù)就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對(duì)細(xì)胞膜的滲透性，抑制了GO對(duì)細(xì)胞膜的破壞，同時(shí)降低了GO的細(xì)胞毒性?；诜肿觿?dòng)力學(xué)研究分析，他們推斷可能是由于GO-蛋白質(zhì)之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用。與此同時(shí)，GO對(duì)人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發(fā)現(xiàn)，特別是他們觀察到了GO可以抑制人血清蛋白與膽紅素之間的作用。因此，GO與血清蛋白之間是相互影響的。改性氧化石墨材料