石墨烯能表面現(xiàn)在可調(diào)諧可見光譜
曼徹斯特大學國家石墨烯研究所的研究人員創(chuàng)造了具有獨特可調(diào)范圍的光學設備，涵蓋整個電磁光譜，包括可見光。Nature Photonics上發(fā)表的一篇論文概述了這種“智能表面”技術的應用范圍，從下一代顯示設備到衛(wèi)星的動態(tài)熱毯和多光譜自適應偽裝。
該器件的可調(diào)性是通過稱為電嵌入的過程實現(xiàn)的，在這種情況下，該過程涉及將鋰離子插入多層石墨烯(MLG)片之間，從而控制電、熱和磁特性。
主起落架裝置被層壓并在具有超過90%的低密度聚乙烯袋真空密封的光學透明度從可見光線到微波輻射。
電荷由灰色變?yōu)榻鹕?/p>
在充電(嵌入)或放電(脫嵌)期間，MLG 的電學和光學性質(zhì)發(fā)生了巨大變化。由于頂部石墨烯層在可見光區(qū)的高吸收率(> 80%)，放電器件呈深灰色。當設備充滿電(~3.8V)時，石墨烯層呈現(xiàn)金色?？梢允褂弥T如薄膜干涉之類的光學效果來豐富可實現(xiàn)的色彩空間，以包括從紅色到藍色的范圍。
該研究的主要作者 Coskun Kocabas 教授說：“我們通過結(jié)合石墨烯和電池技術，制造了一類具有以前無法實現(xiàn)的變色能力的新型多光譜光學設備。
“基于石墨烯的智能光學表面的成功演示使許多科學和工程領域的潛在進步成為可能。”
例如，動態(tài)熱毯可以選擇性地反射可見光或紅外光，并允許衛(wèi)星反射來自面向太陽的一側(cè)的輻射，同時從其陰影面發(fā)射輻射。同樣，當在地球的陰影中時，該毯子可以使衛(wèi)星免受深空冷卻[見下圖]。這些動作將比靜態(tài)熱涂層更有效地調(diào)節(jié)內(nèi)部溫度。
先前的研究已經(jīng)使用單層和多層石墨烯檢查了微波、太赫茲、紅外線和可見光等特定波長范圍內(nèi)的設備。但是，將覆蓋范圍擴展到可見光同時保持更長波長的光學活性是一項挑戰(zhàn)，需要對設備結(jié)構進行創(chuàng)新，克服光學設備與電化學電池集成方面的既定困難。
“在這里，我們使用基于石墨烯的鋰離子電池作為光學設備，”他補充道。“通過控制石墨烯的電子密度，我們現(xiàn)在能夠在同一設備上控制從可見光到微波波長的光。”
諾貝爾獎獲得者 Kostya Novoselov 教授是該論文的合著者，他說：“少層石墨烯通過充電提供了對其光學特性的前所未有的控制。這種設備可以在許多領域找到它們的應用：從自適應光學到熱管理。”
標簽： 石墨烯能表面