[ad_1]
Las burbujas de grafeno curvadas a nanoescala delgadas pueden desarrollarse en una superficie plana debido a las sustancias atrapadas en el espacio entre el grafeno y el sustrato. La estructura, la forma y la presión interna de la burbuja de grafeno están determinadas por la energía elástica requerida para deformar el material.
Estudio: oscilaciones de espectros Raman inducidas por luz y forzamiento macroscópico de burbujas de grafeno. Fuente de la imagen: sakkmesterke/Shutterstock.com
Un estudio publicado recientemente en El Diario de Química Física C se enfoca en determinar los parámetros geométricos de las burbujas de grafeno utilizando mapas de espectroscopia Raman.
¿Qué son las burbujas gráficas?
Debido a los materiales atrapados, como el agua, los hidrocarburos y otras moléculas gaseosas, las burbujas de grafeno pueden desarrollarse en sustratos planos debido a su baja permeabilidad, sus propiedades mecánicas inigualables y su excelente flexibilidad.
Muchas propiedades físicas inherentes del grafeno, como Las propiedades como el módulo elástico, la rigidez y la energía de adhesión entre el grafeno y varios sustratos se pueden evaluar analizando las características geométricas de las burbujas de grafeno.
Debido a que el grafeno tiene solo uno (o unos pocos) átomos de espesor, es susceptible a la distorsión mecánica y ofrece una forma atractiva de manipular las propiedades físicas del grafeno. Como resultado, la burbuja gráfica puede considerarse una excelente plataforma técnica para la deformación de gráficos.
Aplicaciones importantes de las burbujas de grafeno
Las burbujas de grafeno reaccionan fuertemente a las influencias externas, como las fuerzas electromagnéticas y ópticas. Investigaciones anteriores han demostrado que la forma de las burbujas de grafeno se puede alterar mediante la introducción de una fuerza eléctrica externa, lo que sugiere que las lentes sintonizables basadas en grafeno son prometedoras para futuras aplicaciones.
Debido a las peculiares propiedades ópticas de las burbujas de grafeno, se produce una considerable interacción luz-materia, lo que da como resultado un fenómeno de biestabilidad óptica en la condición de resonancia. Las burbujas de grafeno también se pueden utilizar para estudiar las propiedades químicas y físicas de los materiales encapsulados en entornos de nanoescala.
Espectroscopia Raman para estudiar burbujas de grafeno
La espectroscopia Raman es un método flexible para estudiar las propiedades del grafeno, no solo para determinar el número de capas de grafeno, apilamiento, flexión, dopaje y defectos, sino también para estudiar la propagación de la tensión.
Se han realizado muchos estudios para investigar el efecto de la tensión uniaxial en el espectro Raman del grafeno. La burbuja de grafeno, por otro lado, se usa en particular para analizar el espectro Raman bajo carga biaxial y muestra un buen acuerdo con los resultados teóricos. La mejora de Raman y las variaciones espectrales de Raman producidas por la interferencia de la luz también se han informado en las burbujas de grafeno.
A pesar de que las burbujas de grafeno ofrecen una amplia gama de propiedades intrigantes y aplicaciones prometedoras, ha habido poca investigación sobre el grafeno de una sola capa. Más importante aún, ha habido relativamente pocos esfuerzos experimentales para alterar el movimiento de la burbuja y su caracterización utilizando tecnologías de vanguardia como la espectroscopia Raman.
Aspectos destacados del estudio actual
El estudio actual crea una burbuja de grafeno multicapa calentando grafeno separado en una plataforma de dióxido de silicio/silicio. Se utilizan imágenes ópticas, microscopía de fuerza atómica (AFM) y espectrometría Raman para describir y estudiar las propiedades de la burbuja.
Las imágenes ópticas y el mapeo Raman revelaron importantes anillos de Newton que interfieren en la interfaz de la burbuja.
En consecuencia, las fluctuaciones significativas en las frecuencias máximas de la burbuja de grafeno son visibles en las exploraciones lineales del espectro Raman. Los posibles mecanismos de las oscilaciones Raman también se investigan midiendo las distribuciones de temperatura de la burbuja irradiada con láser.
Desarrollos importantes
Usando un proceso de calentamiento durante el pelado, los investigadores de este estudio crearon burbujas de grafeno con tamaño y forma controlables. La espectroscopia Raman permitió comprender los parámetros de tensión de la burbuja. Los anillos de Newton inducidos por la interferencia de la luz se observaron tanto en las imágenes ópticas como en el mapeo Raman de las burbujas.
En imágenes ópticas, los anillos de Newton se reconocen debido a los efectos de interacción productivos y perjudiciales de la luz blanca. En los mapas Raman, sin embargo, estos anillos resultan de ondas estacionarias generadas dentro de la burbuja.
Basado en imágenes Raman, se escaneó el perfil de temperatura temporal en la burbuja para ver las ondas ópticas estacionarias directamente. Usando irradiación láser, se descubrió que la temperatura local máxima dentro de una burbuja de grafeno podría superar los 1000K.
El efecto de calentamiento desigual causado por la absorción del láser condujo a la propulsión directa de la burbuja impulsada por la luz a lo largo de una distancia considerable. Al controlar la trayectoria del rayo láser, es posible controlar el movimiento de la burbuja de manera reversible, lo que demuestra un enorme potencial para varias aplicaciones fascinantes, como los sistemas reactivos de administración de fármacos bajo demanda.
Relación
Xiao, Y. et al. (2022). Oscilaciones de espectros Raman inducidas por luz y forzamiento macroscópico de burbujas de grafeno. El Diario de Química Física C. Disponible en: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.2c03640
[ad_2]