近年来研究者发现石墨烯由于它独特的零带隙结构,对所有波段的光都无选择性的吸收,且具有超快的恢复时间和较高的损伤阈值。因此利用石墨烯独特的非线性可饱和吸收特性将其制作成可饱和吸收体应用于调Q掺铒光纤激光器、被动锁模光纤激光器已经成为超快脉冲激光器研究领域的热点。2009年,Bao等[82]人使用单层石墨烯作为锁模光纤激光器的可饱和吸收体首先实现了通信波段的超短孤子脉冲输出,脉冲宽度达到了756fs。他们证实了由于泡利阻塞原理,零带隙材料石墨烯在强激光激发下可以容易的实现可饱和吸收,而且这种可饱和吸收是与频率不相关的,即石墨烯作为可饱和吸收体可实现对所有波长的光都有可饱和吸收作用。石墨烯具有很好的电学性质,但氧化石墨本身却是绝缘体(或是半导体)。生产氧化石墨滤饼
氧化石墨烯(GO)是一种两亲性材料,在生理条件中一般带有负电荷,通过对GO的修饰可以改变电荷的大小,甚至使其带上正电荷,如利用聚合物或树枝状大分子等聚阳离子试剂。在细胞中,GO可能会与疏水性的、带正电荷或带负电荷的物质进行相互作用,如细胞膜、蛋白质和核酸等,因此会诱导GO产生毒性。因此在本节中,我们主要探讨GO在细胞(即体外)和体内试验中产生已知的毒性效应,以及产生毒性的可能原因。石墨烯材料的结构特点主要由三个参数决定:(a)层数、(b)横向尺寸和(c)化学组成即碳氧比例)。生产氧化石墨滤饼氧化石墨烯(GO)是印刷电子、催化、储能、分离膜、生物医学和复合材料的理想材料。
氧化石墨烯(GO)与石墨烯的另一个区别是在吸收紫外/可见光后会发出荧光。通常可以在可见光波段观测到两个峰值,一个在蓝光段(400-500nm),另一个在红光段(600-700nm)。关于氧化石墨烯发射荧光的机理,学界仍有争论。此外,氧化石墨烯的荧光发射会随着还原的进行逐渐变化,在轻度化学还原过程中观察到GO光致发光光谱发生红移, 这一发现与其他人观察到的发生蓝移的现象相矛盾。这从另一个方面说明了氧化石墨烯结构的复杂性和性质的多样性。
使得*在单层中排列的水蒸气可以渗透通过纳米通道。通过在GO纳米片之间夹入适当尺寸的间隔物来调节GO间距,可以制造广谱的GO膜,每个膜能够精确地分离特定尺寸范围内的目标离子和分子。水合作用力使得溶液中氧化石墨烯片层间隙的距离增大到1.3 nm,真正有效、可自由通过的孔道尺寸为0.9 nm,计算出水合半径小于0.45 nm的物质可以通过氧化石墨烯膜片,而水合半径大于0.45 nm的物质被截留,如图8.4所示。例如,脱盐要求GO的层间距小于0.7 nm,以从水中筛分水合Na +(水合半径为0.36nm)。 通过部分还原GO以减小水合官能团的尺寸或通过将堆叠的GO纳米片与小尺寸分子共价键合以克服水合力,可以获得这种小间距。与此相反,如果要扩大GO的层间距至1~2 nm,可在GO纳米片之间插入刚性较大的化学基团或聚合物链(例如聚电解质),从而使GO膜成为水净化、废水回收、制药和燃料分离等应用的理想选择。 如果使用更大尺寸的纳米颗粒或纳米纤维作为插层物,可以制备出间距超过2nm的GO膜,以用于生物医学应用(例如人工肾和透析),这些应用需要大面积预分离生物分子和小废物分子。氧化石墨烯表面的-OH和-COOH等官能团含有孤对电子。
利用化学交联和物理手段调控氧化石墨烯基膜片上的褶皱和片层间的距离是制备石墨烯基纳滤膜的主要手段。由于氧化石墨烯片层间隙距离小,Jin等24利用真空过滤法在石墨烯片层间加入单壁碳纳米管(SWCNT),氧化石墨烯片层间的距离明显增加,水通量可达到6600-7200L/(m2.h.MPa),大约是传统纳滤膜水通量的100倍,对于染料的截留率达到97.4%-98.7%。Joshi等25研究了真空抽滤GO分散液制备微米级厚度层状GO薄膜的渗透作用。通过一系列实验表明,GO膜在干燥状态下是真空压实的,但作为分子筛浸入水中后,能够阻挡所有水合半径大于0.45 nm的离子,半径小于0.45 nm的离子渗透速率比自由扩散高出数千倍,且这种行为是由纳米毛细管网络引起的。异常快速渗透归因于毛细管样高压作用于石墨烯毛细管内部的离子。GO薄膜的这一特性在膜分离领域具有非常重要的应用价值。静电作用的强弱与氧化石墨烯表面官能团产生的负电荷相关。绿色氧化石墨图片
氧化石墨仍然保留石墨母体的片状结构,但是两层间的间距(约0.7nm)大约是石墨中层间距的两倍。生产氧化石墨滤饼
由于GO表面具有较高的亲和力,蛋白质可以吸附在GO表面,因此在生物液体中可以通过蛋白质来调节GO与细胞膜的相互作用。如,血液中存在着大量的血清蛋白,可能会潜在的影响GO的毒性。Ge与其合作者[16]利用电子显微镜技术就观察到牛血清蛋白可以降低GO对细胞膜的渗透性,抑制了GO对细胞膜的破坏,同时降低了GO的细胞毒性。基于分子动力学研究分析,他们推断可能是由于GO-蛋白质之间的作用削弱了GO-磷脂之间的相互作用。与此同时,GO对人血清蛋白的影响也被其他科研工作者所发现,特别是他们观察到了GO可以抑制人血清蛋白与胆红素之间的作用。因此,GO与血清蛋白之间是相互影响的。生产氧化石墨滤饼