从石墨中激光剥离石墨烯
应用物理
2022-08-23 v1 光学
摘要
减少化学试剂使用来合成石墨烯，对于制造规模化和控制其结构与性能至关重要。在本文中，我们报道了一种利用激光脉冲从石墨中无化学试剂剥离石墨烯的新机制。我们的实验装置由一块石墨板组成，其被波长为 532 nm、脉冲宽度为 10 ns 的 Nd:YAG 激光辐照。电子显微镜和拉曼光谱的结果显示了具有构象形貌的石墨烯层的形成。基于实验结果，我们在分子动力学框架内建立了模拟装置，将激光诱导的电磁能量提供给石墨板中的原子。我们研究了不同激光能量密度对石墨烯剥离过程的影响。层间相互作用能和层间距的变化是可能的石墨烯层形成的确证依据。模拟结果证实了在激光功率范围为 100x10^(-14) 到 2000x10^(-14) J/nm2 时单层石墨烯片的剥离。随着激光能量密度从 2000x10^(-14) 增加到 4000x10^(-14) J/nm2，通过逐层剥离的石墨烯产率增加。连续石墨烯层之间的桥接键动力学决定了第二层剥离的可能性。实验和模拟观察对于工业与商业应用中大规模生产无化学试剂石墨烯是有用且前景广阔的。
引用
@article{arxiv.2011.13690,
title = {Laser Exfoliation of Graphene from Graphite},
author = {Brahmanandam Javvaji and Ramakrishna Vasireddi and Xiaoying Zhuang and D Roy Mahapatra and Timon Rabczuk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.13690},
year = {2022}
}