新技术：光学锻造石墨烯

石墨烯具有远超钢的抗渗性和抗拉强度，适用于纳米机械应用，但其脆弱性使得三维结构不稳定且难以制造。芬兰于韦斯屈莱大学（University of Jyväskylä）的研究者开发了新的技术，通过光学锻造大幅提升了石墨烯的强度。

图：光学锻造的机制与三层瓦楞纸板具有的弯曲刚度类似

这一研究中，团队使用飞秒激光照射石墨烯中的晶格缺陷使其膨胀，从而产生了稳定的三维结构。通过纳米压痕法进行的分析表明，其弯曲刚度提升了五个数量级。这一光学锻造方法可有效帮助石墨烯器件的设计制造。研究者虽然整体明确了这一机制，但仍需进一步探索来确定缺陷产生的全部原子细节，以进行精确控制。

图2展示了光学锻造如何修改石墨烯。在锻造之前，薄膜向下弯曲，因为它粘附在开口的侧壁上。膜本身是光滑的，尽管在图1a中有一些褶皱和可见的石墨烯转移步骤中的残留颗粒。锻造后，石墨烯膜的形状完全改变，向上凸出并呈极度波纹状，同时去除残留物。波纹有两个长度刻度。图1b中由小尺度波纹引起的脊和凹槽接近垂直，对应于激光写入的快速扫描方向，而大尺度波纹与之垂直。值得注意的是，即使激光写入图案为正方形，开口外的石墨烯仍保持不变。这与石墨烯在普通氧化硅上的行为不同，其中石墨烯的形状遵循激光写入模式。这大概是因为石墨烯对氮化硅的附着力更高。然而，图1b中的膜已经从开口的边缘分层，这有助于形成波纹状石墨烯结构的最终高度。

图2 光学锻造石墨烯

光学锻造方法特别强大，因为它允许直接在您想要的位置精确地写入硬化的石墨烯特征。研究人员的下一步将是发挥想象力，玩转光学锻造。

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