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應用分享-石墨烯層數表征

發(fā)布日期:2023-07-28    

       石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料,憑借其特殊的晶體結構性能引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注和研究,是迄今為止發(fā)現的最薄的二維材料。由于石墨烯具有優(yōu)異的導電性能、導熱性能和力學(xué)性能,故其在傳感器、聚合物納米復合材料、光電功能材料、藥物控制釋放等領(lǐng)域表現出眾多潛在的石墨烯應用前景。

2.1.jpg

 

提到石墨烯就不得不提的一個(gè)詞,那就是“層數”,如果你買(mǎi)過(guò)或正在研究石墨烯你會(huì )發(fā)現你最關(guān)注的也是層數。

單層石墨烯(Graphene):指由一層以苯環(huán)結構(即六角形蜂巢結構)周期性緊密堆積的碳原子構成的一種二維碳材料。

雙層石墨烯(Bilayer or double-layers graphene):指由兩層以苯環(huán)結構(即六角形蜂巢結構)周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛、AA堆垛等)堆垛構成的一種二維碳材料。

少層石墨烯(Few layers):指由3-10層以苯環(huán)結構(即六角形蜂巢結構)周期性緊密堆積的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC堆垛,ABA堆垛等)堆垛構成的一種二維碳材料。

石墨(Graphite):C層數超過(guò) 10 層。

2.2.png

 

拉曼光譜檢測作為最常用的石墨烯表征手段之一,能夠快速、無(wú)損、有效的分辨出石墨烯的層數。由于石墨烯的單層厚度在原子量級,這就要求拉曼光譜設備必須要具有很高的空間分辨率,并且打在樣品表面上的激光光斑直徑要盡可能的小。如海的MR-3CHANNEL微區拉曼光譜儀可以滿(mǎn)足上面的兩點(diǎn)要求,完全可用于石墨烯的表征。

2.3.jpg

圖1石墨烯樣品測試場(chǎng)景

 

下圖為顯微鏡下的三個(gè)石墨烯樣品(SiO2/Si基底),分別為單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯。

2.4.png 2.5.png 2.6.png

                                                                 a                                   b                                  c

圖2 (a)單層石墨烯 (b)雙層石墨烯  (c)少層石墨烯

 

532nm拉曼模塊測試結果如下圖所示:

 

2.7.png

圖2 不同層數石墨烯拉曼光譜

結果表明,單層石墨烯的G'2D)峰強度大于G峰,并具有完美的單洛倫茲峰型,隨著(zhù)層數的增加, G'2D)峰半峰寬增大且向高波數位移 ,這是因為G'2D)峰產(chǎn)生于一個(gè)雙聲子雙共振過(guò)程,與石墨烯的能帶結構緊密相關(guān),與此同時(shí)G峰、G'2D)峰的強度比隨著(zhù)層數的增加而發(fā)生變化,為石墨烯層數的判斷提供依據。

 

儀器推薦

MR-3CHANNEL微區拉曼光譜儀

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

MR-3CHANNELS系列微區拉曼光譜儀是一款可以對樣品進(jìn)行目鏡觀(guān)察、相機成像、拉曼光譜檢測以及拉曼光譜成像等功能的集成化拉曼光譜儀。儀器由拉曼光譜儀、拉曼共焦模塊、金相顯微鏡等模塊構成,其中光譜模塊可以選擇785nm、532nm、633nm、830nm、1064nm等不同激發(fā)波長(cháng),且可搭配不同性能,如非制冷、制冷型、深度制冷型的光譜儀,以滿(mǎn)足客戶(hù)對不同樣品、檢測精度的不同需求。MR-3CHANNEL擁有三個(gè)外接通道,可以同時(shí)插入三個(gè)不同波長(cháng)的拉曼光譜儀檢測模塊,并且可在軟件上進(jìn)行不同光譜儀間的切換,即可實(shí)現多波長(cháng)拉曼的快速自動(dòng)檢測,目前儀器可支持785nm、532nm、633nm、830nm、1064nm等多個(gè)波長(cháng)。若選配自動(dòng)平臺,MR系列還可以實(shí)現自動(dòng)點(diǎn)掃描進(jìn)行高光譜成像。

產(chǎn)品特點(diǎn)

?  三通道激發(fā):多種激發(fā)波長(cháng)快速切換

?  檢測速度塊:能夠快速得到樣品的微觀(guān)結構與拉曼光譜信息

?  軟件功能全面:自動(dòng)聚焦、譜圖疊加,明場(chǎng)圖像拼接以及mapping圖像顯示

?  光譜性能優(yōu)異:儀器的重現性、靈敏度、分辨率等性能優(yōu)異

?  支持定制拉曼三通道模塊,適配已有顯微鏡

?  靈活便攜:即插即用,可根據樣品狀態(tài)調整

 

應用領(lǐng)域

高校及科研院所       國防安全            藥物晶型

醫學(xué)免疫分析         法醫學(xué)鑒定          農業(yè)及食品鑒定

環(huán)境科學(xué)             生物科學(xué)            寶石及無(wú)機礦物鑒定

微流控               光子晶體測試        納米粒子與新材料