激光锤锻造石墨烯

材料牛注：石墨烯因具有仅为一个原子厚的碳层二维形式，具有许多优异的性能。但是想要在实际应用中使用石墨烯的话，通常需要将其转换成3D形式。现在，又多了一种全新的、并且比较简单的方式来实现这一目的，即用激光来“雕刻”出三维金字塔型石墨烯，如同铸铁那般。

这不是石墨烯第一次被赋予额外的维度。2015年，伊利诺伊大学的研究人员通过将石墨烯分层叠加在固定形状的基座上，从而将其塑造为3D结构。今年年初，麻省理工学院的科学家们发现，管状石墨烯可以被塑造成比钢强10倍的3D珊瑚状结构，而密度仅为钢的百分之五。莱斯大学的研究人员最近还制作了石墨烯泡沫，并用碳纳米管对其进行了增强。

但是芬兰和台湾的研究人员开发的这种新技术可能是一种更简单快捷的制作3D石墨烯的方法。需要做的仅仅是将激光束射到石墨烯上以使其变形成3D形状，即高为60nm的金字塔。虽然仍然很小，但它确实比石墨烯片本身高了200倍。

“我们称之为光学锻造技术，因为该工艺类似于用锤子将金属锻造成3D形状，”该研究的合作者Mike Pettersson说道，“在我们的实验中，激光束就是将石墨烯加工成三维形状的“锤子”，该技术的优点在于其快速且易于使用，不需要任何额外的化学品或加工。尽管技术简单，当我们观察到激光束在石墨烯上引起如此巨大的变化时，我们也相当惊讶，好一会儿才明白过来发生了什么。”

研究人员最初的猜想是激光“掺杂”石墨烯，也就是将杂质引入了石墨烯中，但经过进一步的检验，他们发现不是这样。

研究的另一合作者Wei Yen Woon说：“当我们首次检查被照射的石墨烯时，我们期望找到掺入到石墨烯中的化学物质的痕迹，但是我们找不到任何物质。经过一些更仔细的检查之后，我们得出了结论，即它不是化学掺杂，而必须是纯粹的结构缺陷，这就是造成石墨烯发生这种巨大变化的原因。”

该团队表示，光学锻造的石墨烯在结构上是合理的，突显了其在建造3D建筑材料方面的广阔的应用前景。在这种3D形式下，石墨烯与其2D对应物具有不同的电学和光学性质。

这项研究已经发表在期刊Nano Letters上。

原文链接：Laser light forges graphene into the third dimension

文献链接：Optical Forging of Graphene into Three-Dimensional Shapes

本文由材料人编辑部黄亚编译，点我加入材料人编辑部。

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