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如何让石墨烯不用仪器也可以看得见
2018.03.20   点击738次

    石墨烯只有一个原子层厚度,也就是0.335nm,几乎是透明的(透光度为97.7%),一般情况下肉眼是看不见的。

    聪明的科学家想出了各种方法来观察这个特殊的二维纳米材料。除去各种高精密的仪器设备,比如原子力显微镜,扫描电镜,拉曼光谱仪等。那么,是否有更简单的方法和设备,让普通人都能观察到石墨烯薄膜呢?

    答案是有的!

    如果把石墨烯转移在特定的某些衬底上面,肉眼就能观察到石墨烯薄膜了。这种特殊的衬底需要具备哪些特点呢?

    最常用的一种衬底是镀有二氧化硅氧化层的单晶硅衬底。研究发现将石墨烯转移到这种特殊衬底上,利用单层石墨烯和氧化层对光线产生干涉,对特定波长的可见光有反射增强效应,调控二氧化硅氧化层的厚度,就可以选择对某种颜色的可见光具有最大的反射增强效应,从而肉眼可以分辨出石墨烯薄膜,利用普通的光学显微镜就能观察到石墨烯表面的形貌特征。

空气—石墨烯—二氧化硅三层介质光干涉示意图

    调整氧化层的厚度到90nm 或280nm,在波长为550nm处,反射光强度达到最大值,石墨烯和衬底的对比度高达12%,人眼的敏感度也达到最大。借助光学显微镜,利用石墨烯片和周围硅片的颜色差异以及对比度不同,可以确定石墨烯所在的位置和尺寸大小。其中,二氧化硅厚度为300nm时,在白光和绿光下都能清楚分辨石墨烯。尤其在绿光560nm波长下,根据颜色深浅,还可以判定石墨烯片的层数。因此,光学显微镜成为目前表征石墨烯层数最直观有效的方法。


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