原位光学显微镜下，微泡的产生和消除过程。

 

 

气泡虽小，却能够解决大问题。直径1~50微米的微气泡被广泛应用于药物输送、生物膜控制、喷墨打印、水处理等领域。鉴于微气泡具有重要应用价值，科学家们已经开发了多种制造微气泡的方法，例如：压缩气流，将空气溶解到液体中；超声波在水中诱导气泡产生等。然而，这些方法制备的微气泡在液体中往往是随机分散的，且极不稳定。

 

澳大利亚斯威本科技大学（SUT）、新加坡国立大学（NUS）和美国罗格斯大学（RU）的研究人员近日在《先进光子学》杂志中发文，阐述了以飞秒激光照射氧化石墨烯制造高质量微气泡的方法。

 

研究人员使用的基底材料是氧化石墨烯。氧化石墨烯主要由含氧官能团修饰的石墨烯薄膜组成。因为气体无法穿透氧化石墨烯，研究人员使用激光局部照射它时，产生的气体会被封装在薄膜内，形成类似微气泡的“气球”。

 

SUT高级研究员、论文作者Han Lin说：“通过这种方式，我们可以借助激光很好地控制微气泡位置，而且微气泡可以随意产生、消除。此外，我们可以通过调整辐射面积和辐射功率来控制气体量。”

 

 

 

氧化石墨烯微泡透镜聚焦的光子喷射。

 

研究人员表示，光子学应用对微气泡的位置、尺寸及稳定性都有极高要求，而通过该方法制备的高质量微气泡可以完美满足这些要求。

 

Lin等发现，氧化石墨烯薄膜的高度均匀性“催生”了具有完美球面曲率的微气泡，可用作凹面反射透镜。在展示实验中，他们使用微气泡凹面反射透镜聚焦了光线，获得了形状良好的高质量焦点——甚至有望成为显微镜成像的光源。微气泡反射透镜还能将不同波长的光聚焦于同一焦点，且不产生色差。研究人员演示了微气泡对超宽波段白光的聚焦，发现其性能同样优越。

 

这一研究结果将在小型显微镜和光谱学领域起巨大作用。

 

SUT教授Baohua Jia教授评价道：“该研究不仅提供了可控微气泡的简易制作途径，还将石墨烯微气泡作为动态的高精度纳米光子组件，集成到了微型芯片实验室设备中。这对于高分辨率光谱学和医学成像等技术的发展具有重要意义。”

 

原文链接：https://phys.org/news/2020-10-graphene-microbubbles-lenses.html

 

新闻来源：https://dy.163.com/article/FOQU1F8B0530VNN6.html