石墨烯微泡构成完美的透镜

微小的气泡可以解决大问题。直径约1-50微米的微泡有着广泛的应用。它们用于药物输送、膜清洗、生物膜控制和水处理。它们已经作为致动器应用于微流控混合、喷墨打印和逻辑电路的芯片实验室设备，以及光电子光刻和光学谐振器。他们在生物医学成像和DNA捕获和操纵等应用领域做出了巨大贡献。鉴于微泡的广泛应用，已经开发了许多产生微泡的方法，包括将空气溶解为液体的气流压缩方法，在水中诱导气泡的超声波，以及暴露浸泡在液体中的基质的激光脉冲。然而，这些气泡往往是随机分散在液体中的，而且相当不稳定。

斯温本理工大学平移原子材料中心的教授兼创始主任贾宝华表示，对于需要精确的气泡位置和大小，以及高稳定性的应用-例如，在成像和捕获等光子应用中-在精确位置创建体积、曲率和稳定性可控的气泡是必不可少的。贾宝华解释说，为了集成到生物或光子平台中，使用与当前加工技术兼容的技术制造良好控制和稳定的微气泡是非常必要的。

贾跃亭和来自斯温本理工大学的同事最近与新加坡国立大学、罗格斯大学、墨尔本大学和莫纳什大学的研究人员合作，开发了一种使用激光脉冲在玻璃表面产生精确控制的石墨烯微泡的方法。他们的报告发表在同行评议的开放获取期刊“高级光子学”上。

该小组使用了石墨烯氧化物材料，它由装饰有氧官能团的石墨烯薄膜组成。气体不能穿透氧化石墨烯材料，因此研究人员使用激光局部照射氧化石墨烯薄膜，产生气体封装在薄膜内，形成微泡状的气球。斯温本大学高级研究员、这篇论文的第一作者韩林解释说，通过这种方式，激光可以很好地控制微泡的位置，并可以随意创建和消除微泡。同时，可以通过照射面积和照射功率来控制气体的量。因此，可以实现高精度。

这种高质量的气泡可用于高精度要求的先进光电和微机械器件。

研究人员发现，氧化石墨烯薄膜的高度均匀性产生了具有完美球面曲率的微泡，可以用作凹面反射透镜。作为展示，他们使用凹面反射透镜来聚焦光线。研究小组报告说，这种镜头呈现出非常好的高质量焦点，可以作为显微成像的光源。

林解释说，反射镜还能够将不同波长的光聚焦在同一焦点上，而不会出现色差。该团队展示了超宽带白光的聚焦，覆盖了可见光到近红外范围，并具有同样的高性能，这在紧凑型显微镜和光谱学中特别有用。

贾跃亭表示，这项研究提供了一种途径，可以随意产生高度可控的微泡，并将微泡整合为微型芯片实验室设备的动态和高精度纳米光子组件，以及在高分辨率光谱学和医学成像方面的广泛潜在应用。更多信息：韩林等人，基于石墨烯微泡的近乎完美的微透镜，高级光子学(2020)。DOI：10.1117/1.AP.2.5.055001

引用：石墨烯微泡制造完美镜片(2020年，10月9日)，从https://phys.org/news/2020-10-graphene-microbubbles-lenses.html检索。

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