石墨烯量子點制備及生物應用技術研究進展楊思維,丁古巧石墨烯材料與應用聯合實驗室中國科學院上海微系統與信息技術研究所上海烯望材料科技有限公司 摘要:石墨烯量子點是一種重要的石墨烯衍生物,也是橫向尺寸最小的石墨烯衍生物。石墨烯量子點以其獨特的半導體性質、光學特性、生物安全性在生物醫藥、新能源、防偽涂層、光探測等領域得到了極大的關注。本文回顧了近年來石墨烯量子點制備技術及其在生物熒光成像、生物熒光檢測與診斷、可視化智能治療等生物應用技術方面的研究進展,同時對石墨烯量子點發展中存在的挑戰進行了簡要的總結。1. 前言作為一種新興的功能材料,石墨烯量子點以其優異的理化特性、低細胞毒性和出色的水分散性正逐漸取代已應用使用多年的半導體量子點(例如CdSe,CdTe和CdS等)并成為快速發展的熱點研究領域之一[1]。在過去的十余年中,石墨烯量子點的研究熱點不斷發生變化,主要的研究熱點包括合成方法創新、石墨烯量子點結構調制、石墨烯量子點發射波長的調制和量子產率提升。目前,石墨烯量子點制備技術方面已開發了主要涵蓋自下而上和自上而下方法的多種合成方法。石墨烯量子點結構調制方面,在過去的幾年已初步實現了邊緣結構調制、晶格摻雜和表面官能團的調節[1]。此外,當前石墨烯量子點的熒光發射波長已實現從深紫外到近紅外(250-800 nm)的可控調制。且石墨烯量子點的量子產率也得到了顯著的提升,可...
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大尺寸石墨烯的研究進展黃濤、張明杰、何朋、丁古巧石墨烯材料與應用聯合實驗室中國科學院上海微系統與信息技術研究所上海烯望材料科技有限公司一、引言作為最具代表性、最重要的二維材料,石墨烯已被廣泛應用于鋰電、散熱、纖維、涂料等領域,不同石墨烯材料的應用領域不盡相同。橫向尺寸是石墨烯的重要指標,其重要性僅次于石墨烯的厚度/層數指標。按橫向尺寸分類,石墨烯可分為:大尺寸/超大尺寸石墨烯、一般尺寸石墨烯、小尺寸石墨烯、石墨烯量子點等。高品質大尺寸石墨烯具有超高電子遷移率(200,000 cm2/V·s)、超高熱導率(5300W/mK)以及超高強度等獨特的優勢。[1] 以氧化石墨烯(GO,和石墨烯相比含有30%的氧)為例(如圖1所示),對比小尺寸氧化石墨烯(small GO)與大尺寸氧化石墨烯(large GO)的各類性能可發現,[2]大尺寸GO還原后的熱導率、電導率以及力學性能等方面都遠高于小尺寸石墨烯,因此制備大尺寸或超大尺寸石墨烯使得最終產品性能不斷提升成為可能。我們定義石墨烯橫向尺寸大于50 μm甚至大于100 μm的石墨烯材料為大尺寸石墨烯或超大尺寸石墨烯。[3] 大尺寸石墨烯雖在導電、導熱等方面具有明顯優勢,且更易于形成石墨烯液晶、石墨烯纖維、石墨烯凝膠、石墨烯泡沫等,但卻增加了在制備、分散和復合等方面的難度。本文著重闡述了大尺寸石墨烯目前的制備進展和應...
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可穿戴電子的大力發展帶來巨大的便攜式、集成式甚至與人體一體化的能源需求。近年來,可穿戴柔性納米發電機,如摩擦納米發電機,作為有效的能量轉化器件受到了研究人員的廣泛關注。但現有接觸—分離式摩擦納米發電機的能量轉化效率較低,同時柔性不足以及與人體相容性差等問題限制了其在可穿戴能量轉化器件上的實際應用。目前提高摩擦電納米發電機性能的主要手段有設計納米結構以及調節材料本身,其目的都是提高材料對之間的電子轉移效率,但這兩種途徑都帶來了較高的開發成本。壓電材料是一種能在外力作用下產生表面電勢的材料,其表面電勢能夠幫助或者抑制表面電子的轉移,因此將壓電材料匹配到摩擦電材料體系中,能夠有效增強納米發電機的能量轉化效率。中國科學院上海微系統與信息技術研究所丁古巧課題組與陶虎課題組合作提出了基于壓電與摩擦電自匹配概念,并在上海交通大學夏小霞課題組和華山醫院毛穎課題組的緊密合作與支持下,研發了基于壓電電勢修飾摩擦電的混合納米發電機體系,發展出具有高能量轉化效率的混合納米發電機,相關結果發表在Advanced Materials(DOI:10.1002/adma.201907336)上,并被選為當期的Front Cover。柔性壓電材料,聚偏氟乙烯(PVDF),是一種具有高壓電性能的高分子材料,被廣泛用于可穿戴壓電式納米發電機與傳感器,在外力作用下,PVDF能夠在其表面產生較高的壓電電勢,且能夠與摩擦電材...
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3月28日,中科院上海微系統所研究員、博導丁古巧老師云端授課,為重慶育才中學的150名同學講解了《石墨烯材料制備及應用》。從碳材料家族形形色色的成員,到石墨烯的神奇特性;從黑色的石墨烯粉體,到透明的石墨烯薄膜;從高端的手機、汽車產品,到日常的供暖、烘焙。神奇的石墨烯。令同學們大開眼界、目不暇接。來源:石墨烯聯盟公眾號
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