《基於全內反射結構的石墨烯光學性質及其套用研究》是依託南開大學，由田建國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於全內反射結構的石墨烯光學性質及其套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：田建國
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
石墨烯獨特的電子、原子結構和載流子特性使其同樣具有優異的光學性質，在超快光電探測、光調製、超快雷射等方面已經獲得廣泛的關注。研究石墨烯與光的相互作用和耦合方式將是其光學性質套用獲得發展和突破的基礎。與光穿過石墨烯的耦合方式不同，光沿石墨烯平面傳播的結構將增強兩者的相互作用，如石墨烯與波導、全內反射等結構的結合。本項目擬對石墨烯處於全內反射界面情況下的光學性質及其新的光學套用進行研究，包括對不同製備方法獲得的石墨烯在該結構下的反射和吸收特性，以及其對入射光偏振的依賴情況；分析石墨烯層數、微結構形態、氧化或氫化等條件的改變對這種偏振依賴光學性質的影響；基於石墨烯與光相互作用在該結構下對偏振和附著基底折射率的依賴，研究新型的石墨烯光學感測器，並結合微流控技術實現高靈敏、實時的折射率感測，探索其在生物感測中的套用；同時，結合石墨烯微結構和可轉移性，發展用於光存儲的石墨烯多層膜結構和讀取方法。
結題摘要
石墨烯獨特的電子、原子結構和載流子特性使其同樣具有優異的光學性質，在超快光電探測、光調製、超快雷射等方面已經獲得廣泛的關注。研究石墨烯與光的相互作用和耦合方式將是其光學性質套用獲得發展和突破的基礎。該項目對石墨烯處於全內反射界面情況下的光學性質及其新的光學套用進行研究，包括對不同製備方法獲得的石墨烯在該結構下的反射和吸收特性，以及其對入射光偏振的依賴情況；分析石墨烯層數、微結構形態等條件的改變對這種偏振依賴光學性質的影響；結合微流控技術實現高靈敏、實時的折射率感測，探索其在生物感測中的套用。通過該項目的執行，獲得了如下的研究成果：（1）利用石墨烯偏振吸收效應，實現了微流體折射率實時檢測，通過改進最佳化該系統，獲得了目前有關折射率測量報導的最高解析度，並成功實現了超靈敏單細胞實時流動感測；（2）利用熱還原法製備的還原氧化石墨烯和微球殼石墨烯的偏振依賴吸收效應，發展了一種用於生物蛋白反應檢測的光學生物感測器，實現了抗原抗體的免疫檢測；（3）利用飛秒微加工和定點轉移技術實現了轉角石墨烯的製備，在全內反射結構下研究轉角石墨烯的光學性質和光電回響；（4）通過拉伸實現了石墨烯光學性質大的調控，分析了不同偏振光下石墨烯光學性質對拉伸幅度的依賴，實驗測量了全內反射結構下，石墨烯對古斯漢欣位移的增強效應；（5）利用全內反反射結構，在石墨烯的時間分辨泵浦-探測測量中，揭示了石墨烯中光激發載流子動量空間分布的演化，研究了石墨烯瞬態差分反射信號偏振依賴性。這些研究成果，為石墨烯光學性質的套用開拓出新的發展方向和思路。
