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氧化石墨烯微泡是近乎完美的微透镜

超声波 激光脉冲
发布:2020-10-29 16:42:31    

气泡制造者:Swinburne的平移原子材料中心的Han Lin(左)和Jia Baohua参与了微透镜的开发

澳大利亚,新加坡和美国的研究人员已经开发了一种新的且强大的技术,可在氧化石墨烯薄膜中产生微气泡。斯威本科技大学的韩琳领导的团队使用超短激光脉冲产生了高度可控的体积,曲率和位置的稳定气泡。然后,他们使用该结构制作了近乎完美的微透镜,以从白光产生光子射流。通过进一步的研究,他们的技术可以在其他领域看到广泛的用途。

从喷墨打印到DNA处理,微气泡已在各种实际应用中得到了应用。当前,它们是通过将超声波或激光脉冲发射到诸如硅片之类的固体衬底上而产生的。但是,要使该工艺正常运行,必须将这些基材浸入液体中-导致在任意位置形成不稳定的气泡。这使得它们不适合与许多生物和光子学应用程序集成,这些应用程序要求高度稳定的气泡且体积和曲率可控。

Lin的团队通过在基板上放置一层氧化石墨烯膜,从而获得了对过程的更好控制,然后用高度聚焦的飞秒激光脉冲对其进行辐照。这触发了化学反应,释放出气体,该气体被不渗透的薄膜捕获。通过仔细控制激光功率及其曝光区域,研究人员可以微调释放的气体量。这使他们可以精确控制生成的微气泡的体积和曲率以及气泡的位置。此外,通过增加激光功率并破坏薄膜,可以轻松消除微气泡。

强光子射流

为了展示其氧化石墨烯微气泡的适用性,Lin及其同事利用了它们高度均匀的表面和几乎完美的球形曲率来制造微透镜。它们可以聚焦一定范围的光波长,而不会产生任何不必要的色散。他们通过使用微透镜将宽波长范围的白光聚焦到强烈的光子束中来证明了这种能力,然后将它们集中到一个没有色差的焦点上。

该团队说,与玻璃微球产生光子喷射相比,该技术具有明显的优势。与这种更传统的方法相比,氧化石墨烯微气泡的极高可调谐性意味着微colense具有任意焦距,并且对材料分散不敏感。这些属性在包括微型实验室芯片设备中的3D生物成像在内的应用中非常理想。最终,该团队的发现为在各种情况下(包括成像,光谱学和传感)应用微泡开辟了有希望的新途径。

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