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怎样“看”石墨烯呢?


  要研究二维材料的分子及振动结构,就要不得不面对由于他们尺寸过小而带来的挑战!然而,幸运的是,通过科学家的工作,现在已经开发出了很多方法去鉴别和表征它们,比如,光学显微镜法,荧光猝灭显微镜法(FQM),原子力显微镜法(AFM),拉曼(Raman)光谱法,透射电子显微镜法(TEM),扫描隧道电子显微镜法(STM),X射线衍射法(XRD)等。在这里,我们将介绍荧光猝灭显微镜法(FQM)在表征石墨烯的应用。
  我们知道,利用单层石墨烯和氧化层对光线产生干涉方法,可以通过普通的光学显微镜来观察石墨烯的表面的形貌特征。那么有没有一种方法不需要利用光学干涉,就能用肉眼来观察石墨烯呢?这就是荧光猝灭显微镜法:
  石墨烯等的二维结构拥有足够小的能带间隙和合适的能带排列,这些特征能够通过荧光共振能量转移(FRET)机理和电荷转移机理,使得其周围的有机荧光团出现荧光猝灭现象。因而,我们可以通过在有石墨烯的衬底上,悬涂上一层荧光团,通过观察荧光强度的减弱来定位石墨烯在衬底上的位置了。石墨烯微片的原子力显微镜图像,对应位置的FQM图像清晰的显示了石墨烯的形貌和位置,以及折叠的多层石墨烯。此外,去除荧光团后,从原子力显微镜图像看出FQM方法是一种无损的观察石墨烯的有效手段。