合成氧化石墨納米材料

光學(xué)材料的某些非線性性質(zhì)是實現(xiàn)高性能集成光子器件的關(guān)鍵。光子芯片的許多重要功能，如全光開關(guān)，信號再生，超快通信都離不開它。找尋一種具有超高三階非線性，并且易于加工各種功能性微納結(jié)構(gòu)的材料是眾多的光學(xué)科研工作者的夢想，也是成功研制超高性能全光芯片的必由之路。超快泵浦探針光譜表明，重度功能化的具有較大SP3區(qū)域的GO材料在高激發(fā)強(qiáng)度下可以出現(xiàn)飽和吸收、雙光子吸收和多光子吸收[6][50][51][52]，這種效應(yīng)歸因于在SP3結(jié)構(gòu)域的光子中存在較大的帶隙。相反，在具有較小帶隙的SP2域中的*出現(xiàn)單光子吸收。石墨烯在飛秒脈沖激發(fā)下具有飽和吸收[52]，而氧化石墨烯在低能量下為飽和吸收，高能量下則具有反飽和吸收[51]。因此，通過控制GO氧化/還原的程度，實現(xiàn)SP2域到SP3域的比例調(diào)控，可以調(diào)整GO的非線性光學(xué)性質(zhì)，這對于高次諧波的產(chǎn)生與應(yīng)用是非常重要的。GO表面的各種官能團(tuán)使其可與生物分子直接相互作用，易于化學(xué)修飾。合成氧化石墨納米材料

盡管氧化石墨烯自身可以發(fā)射熒光，但有趣的是它也可以淬滅熒光。這兩種看似相互矛盾的性質(zhì)集于一身，正是由于氧化石墨烯化學(xué)成分的多樣性、原子和電子層面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)造成的。眾所周知，石墨形態(tài)的碳材料可以淬滅處于其表面的染料分子的熒光，同樣的，在GO和RGO中存在的SP2區(qū)域可以淬滅臨近一些物質(zhì)的的熒光，如染料分子、共軛聚合物、量子點等，而GO的熒光淬滅效率在還原后還有進(jìn)一步的提升。有很多文章定量分析了GO和RGO的熒光淬滅效率，研究表明，熒光淬滅特性來自于GO、RGO與輻射發(fā)生體之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移或者非輻射偶極-偶極耦合。北京進(jìn)口氧化石墨松散的氧化石墨分散在堿性溶液中形成類似石墨烯結(jié)構(gòu)的單原子厚度的片段。

在光通信領(lǐng)域，徐等人開發(fā)了飛秒氧化石墨烯鎖模摻鉺光纖激光器，與基于石墨烯的可飽和吸收體相比，具有性能有所提升，并且具有易于制造的優(yōu)點[95]，這是GO/RGO在與光纖結(jié)合應(yīng)用**早的報道之一。在傳感領(lǐng)域，Sridevi等提出了一種基于腐蝕布拉格光柵光纖（FBG）外加GO涂層的高靈敏、高精度生化傳感器，該方法在檢測刀豆球蛋白A中進(jìn)行了試驗[96]。為了探索光纖技術(shù)和GO特性結(jié)合的優(yōu)點，文獻(xiàn)[97]介紹了不同的GO涂層在光纖樣品上應(yīng)用的特點，還分析了在傾斜布拉格光柵光纖FBG（TFBG）表面增加GO涂層對折射率（RI）變化的影響，論證了這種構(gòu)型對新傳感器的發(fā)展的適用性。圖9.14給出了歸一化的折射率變化數(shù)據(jù)，顯示了這種構(gòu)型在多種傳感領(lǐng)域應(yīng)用的可能。

目前醫(yī)學(xué)界面臨的一個棘手的難題是對大面積骨組織缺損的修復(fù)。其中，干細(xì)胞***可能是一種很有前途的解決方案，但是在干細(xì)胞的移植過程中，需要可促進(jìn)和增強(qiáng)細(xì)胞成活、附著、遷移和分化并有著良好生物相容性的支架材料。研究已表明氧化石墨烯（GO）具有良好的生物相容性及較低的細(xì)胞毒性，可促進(jìn)成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymalstemcells，MSC）的增殖和分化[82]，同時GO還可以促進(jìn)多種干細(xì)胞的附著和生長，增強(qiáng)其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域研究人員的關(guān)注，成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨作為干細(xì)胞的載體材料，還可以加入到現(xiàn)有的支架材料中，GO不僅可以加強(qiáng)支架材料的生物活性，同時還可以改善支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，包括抗壓強(qiáng)度和抗曲強(qiáng)度。GO表面積及粗糙度較大，適合MSC的附著和增殖，從而可促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化，而這種作用程度與支架中加入GO的比例成正比。氧化石墨的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于合成它的方法。

GO作為一種新型的藥物載體材料，以其良好的生物相容性、較高的載藥率、靶向給藥等方面得到廣泛的關(guān)注。GO作為遞送藥物的載體，它不僅可以負(fù)載小分子藥物，也可以與抗體、DNA、蛋白質(zhì)等大分子結(jié)合，如圖7.2所示。普通的有機(jī)藥物很多都含有π結(jié)構(gòu)，而這些藥物的水溶性都非常差，而GO具有較好的親水性，因此可以借助分散性較好的GO基材料來解決這個問題，即將上述藥物負(fù)載到GO基材料上，形成GO-藥物混合物材料。這對改善難溶***物的水溶性，降低藥物不良反應(yīng)以及提高藥物穩(wěn)定性和生物利用度等方面有非常重要的研究意義。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。合成氧化石墨納米材料

掃描隧道顯微鏡照片表明，在氧化石墨中氧原子排列為矩形。合成氧化石墨納米材料

隨著材料領(lǐng)域的擴(kuò)張，人們對于材料的功能性需求更為嚴(yán)苛，迫切需要在交通運輸、建筑材料、能量存儲與轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域應(yīng)用性質(zhì)更加優(yōu)良的材料出現(xiàn)，石墨烯以優(yōu)異的聲、光、熱、電、力等性質(zhì)成為各新型材料領(lǐng)域追求的目標(biāo)，作為前驅(qū)體的GO以其靈活的物理化學(xué)性質(zhì)、可規(guī)模化制備的特點更成為應(yīng)用基礎(chǔ)研究的熱電。雖然GO具有諸多特性，但是由于范德華作用以及π-π作用等強(qiáng)相互作用力，使GO之間很容易在不同體系中發(fā)生團(tuán)聚，其在納米尺度上表現(xiàn)的優(yōu)異性能隨著GO片層的聚集***的降低直至消失，極大地阻礙了GO的進(jìn)一步應(yīng)用。合成氧化石墨納米材料