不同层数石墨烯的光热显微成像

摘要

二维层状材料(石墨烯、二维过渡金属硫族化合物等)因具有独特的物理性质,引起了研究学者们的广泛关注,极大促进了化学、材料科学和凝聚态物理学的发展。开发能够探究层状材料中层数依赖的光学、电学、力学和热学特性的新技术一直是二维材料领域最活跃的研究方向之一。光热显微镜利用光激发后非辐射跃迁产生的热效应,可实现在单个颗粒或单分子水平上成像与检测,并实时捕捉微观尺度热弛豫和热传输过程。本文对比研究了石墨烯薄片在不同光热介质(空气、甘油)中随厚度变化的光热特性,发现了在两种介质中光热信号强度与样品厚度之间均存在非线性依赖关系。相比于空气介质,甘油介质中光热信号强度具有更高的对比度,且随着厚度增加表现出非单调变化。该研究提供了不同介质环境中不同层数石墨烯光吸收和热弛豫特征的细节信息,相关研究结论将为层状材料及其异质结的热学性质研究提供依据。

关键词

石墨烯 / 光热显微成像 / 层数依赖 / 光吸收 / 非辐射弛豫

基金资助

国家自然科学基金(22073046,22173044,62011530133);; 国家重点研发计划(2020YFA0406104);; 中央高校基本科研业务费专项资金(020514380256,020514380278);; 生命科学分析化学国家重点实验室(SKLACL2217);; 江苏省自然科学基金(BK20220121);; 江苏省研究生科研与实践创新计划(KYCX22＿0096)资助项目