刘译泽 1,2,3江俊峰 1,2,3,*刘琨 1,2,3王双 1,2,3[ ... ]刘铁根 1,2,3
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
3 天津大学光纤传感研究所，天津 300072
提出了基于氧化石墨烯和空心二氧化硅薄壁微泡腔的光纤气体传感器。将氧化石墨烯涂覆于熔融加压流变成型的薄壁微泡腔内壁，使其整体的有效折射率对于气体吸附敏感。通过拉锥光纤倏逝场在薄壁微泡腔激发出回音壁谐振模，其中心波长与有效折射率（气体体积分数）对应，据此实现腔内气体体积分数的传感测量。实验结果表明，当氨气的体积分数在0~40×10-6的范围内时，提出的光纤气体传感器的响应呈线性，其传感灵敏度为0.73×106 pm，分辨率为1.9×10-6。当氨气的体积分数为20×10-6时，传感器的响应和恢复时间分别是294 s和329 s。空心微腔结构一方面可以作为敏感单元，另一方面可以直接作为气体通道，避免了外部气室的使用或额外气体通道的封装，极大地提高了传感系统的实用性。
传感器 气体传感器 回音壁谐振模 氧化石墨烯
液晶网络是由液晶聚合物单体适度交联得到，兼具有聚合物的弹性和液晶的各向异性，包括多刺激响应能力、可逆的驱动以及可编程的形状变形等性能，因此具有良好的外场响应性、分子协同作用和弹性。氧化石墨烯膜层具有优秀的光热转换性能，而光具有环保性、远程可控性等优异的特性，因此光致形变的氧化石墨烯/液晶网络（GO-LCNs）复合膜逐渐成为人们的研究热点。它可以制作柔性机器人、仿生光热驱动器等先进器件，具有良好的发展前景。本文在两种厚度的液晶网络膜上制作氧化石墨烯薄膜，构成氧化石墨烯/液晶网络复合膜，测量了温度或红外光作用下液晶网络膜厚度对其响应性能的影响。本文结果为复合膜的应用设计提供了实验基础，并以此为基础设计了GO-LCNs复合膜的仿生器件。
液晶网络 氧化石墨烯 仿生应用 liquid crystal network graphene oxide biomimetic application
低反射率和超亲水性是提高电子器件性能的理想条件，石墨烯作为一种新型超导材料在电子信息领域得到了广泛的应用。目前实现低反射和超亲水性多依赖飞秒激光对石墨表面进行微结构设计和加工，较高的加工成本限制了其进一步的发展。因此，提出了一种基于皮秒激光的低成本、低反射率石墨表面微结构制备方法。通过实验系统地研究了激光加工参数对石墨表面微观形貌及其反射率和亲水性的影响。结果表明，经激光加工后，具有微结构表面的石墨样品反射率明显降低。此外还实现了样品接触角的有效调控，同时验证了加工后石墨样品表面氧化石墨烯的生成。利用紫外皮秒激光器在石墨表面制备微结构的方法具有高效可控、低成本等优点，为制备表面功能组件方面的潜在应用提供了技术支撑。
皮秒激光 抗反射 表面浸润性 氧化石墨烯 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0514005
1 上海理工大学 光子芯片研究院，上海 200093
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
二维材料具有高折射率和高透光率等优异光学特性，利用激光加工氧化石墨烯材料，会发生还原反应并生成具有类石墨烯材料特性的还原氧化石墨烯，这使得基于氧化石墨烯材料设计菲涅耳透镜成为可能。相较于传统的光学透镜及微型光学透镜，这一设计将透镜的尺寸从厘米级缩减到纳米级。针对工作波长532 nm设计了基于氧化石墨烯薄膜的菲涅耳透镜，通过瑞利–索末菲衍射理论及电磁场数值仿真测试了菲涅耳透镜的聚焦效果，并且通过滴铸法制备了氧化石墨烯薄膜（约500 nm），在薄膜上用激光加工菲涅耳透镜，最终得到透镜聚焦光斑直径2.14 μm，聚焦效率41.2%。相比旋涂法制备氧化石墨烯薄膜，滴铸法制备氧化石墨烯具有效率高、价格低廉的优点。该设计为纳米级的基于氧化石墨烯的光学系统的集成化和大规模生产提供了可能。
氧化石墨烯 菲涅耳透镜 激光加工 还原氧化石墨烯 graphene oxide Fresnel lens laser processing reduced graphene oxide
1 上海理工大学光子芯片研究院，上海 200093
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093
近年来，受生物神经系统结构和功能的启发，神经形态计算引起广泛兴趣。忆阻器可以通过其电荷或磁通量调节电导，与人脑突触作用机制相似，是神经形态计算最有前途的候选器件之一。提出一种基于飞秒激光加工氧化石墨烯基忆阻器的方法，通过调整器件两端扫描电压，实现了极性可控的电阻开关：低电压下，器件表现出单极性电阻开关特性，在150个循环扫描中呈现高度稳定性，且功耗仅有0.75 nW；高电压下，器件呈现双极性开关特性。伴随测试次数的增加，器件整体电导逐步增加，同时分别讨论了两种电压下器件的开关机制。
极性可控 激光加工 氧化石墨烯 忆阻器 激光与光电子学进展
2024, 61(3): 0323002
北京化工大学 北京软物质科学与工程高精尖创新中心, 北京 100029
单结太阳电池的能量转换效率从根本上受限于Shockley-Queisser(S-Q)理论极限, 二端叠层结构可同时解决单结器件中面临的光谱失配和热弛豫能量损耗问题, 是突破S-Q极限最有前途的实用技术。二端叠层太阳电池中的复合层作为中间层的重要组分, 为来自两侧的电子和空穴提供复合位点, 避免了电荷堆积造成的开路电压损失并促进了电流流通, 是实现高性能叠层器件的关键因素之一。理想的复合层应具有较高电导率以提高电荷复合速率、高光学透过率以保证后结子电池的有效光吸收、良好的化学稳定性以降低溶剂对子电池的溶解伤害以及较低的制备成本以推动叠层电池的商业化生产进程。目前已有多种材料被应用于二端叠层太阳电池中, 如薄金属、透明导电氧化物、导电聚合物、氧化石墨烯等, 在钙钛矿-钙钛矿、钙钛矿-有机、钙钛矿-晶硅叠层器件中发挥了重要作用。本文归纳了不同类型叠层太阳电池复合层的研究进展, 系统介绍了复合层的种类、设计原则、制备工艺等, 对比其优缺点并提出了复合层目前存在的问题和面临的挑战, 为制备高效叠层电池提供了有益参考。
二端叠层太阳电池 复合层 透明导电氧化物 薄金属 氧化石墨烯 综述 two-terminal tandem solar cells recombination layer transparent conductive oxide thin metal graphene oxide review
1 湖南师范大学，生命科学学院基因功能与调控研究室，长沙 410081
2 湖南师范大学，工程与设计学院，长沙 410081
程序性死亡受体 1（PD-1）/程序性死亡配体 1（PD-L1）信号通路主要参与免疫负调控作用，且在许多类型的肿瘤的恶性发展中具有关键作用。 PD-L1的高表达可促进肝细胞癌（ HCC）的侵袭，提高肿瘤复发的风险。另外， PD-L1常作为免疫检查点的阻断靶点，主要通过单抗将其中和，引发抗肿瘤免疫反应。因此， PD-L1是 HCC免疫治疗中极具潜力的靶点之一。本文主要探究纳米级功能化氧化石墨烯（ GO-PEI-PEG）携带 PD-L1 siRNA对肝癌细胞的恶性生物学行为的影响。研究结果显示，将 GO-PEI-PEG/PD-L1 siRNA转染至 MHCC97H细胞后，细胞的增殖和迁移均被抑制，细胞周期阻滞在 G1期，且细胞凋亡的数目增多。进一步研究发现， GO-PEI-PEG/PD-L1 siRNA对 MHCC97H细胞的抑制作用是通过阻碍 AKT信号通路激活实现的。这些试验结果表明， GO-PEI-PEG具备优秀的递送性能，携带 PD-L1 siRNA可有效干扰 PD-L1表达，进而抑制肝癌细胞的恶性生物学行为，这为治疗 HCC提供了更安全、有效的递送新策略。
氧化石墨烯 siRNA递送 肝癌 AKT信号通路 graphene oxide PD-L1 PD-L1 delivery of siRNA liver cancer AKT signaling pathway
1 上海理工大学 光子芯片研究院，上海 200093
2 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
二维材料碳化钛（Ti3C2Tx）因具有高导电性和大比表面积的特点，在作为超级电容电极材料时，可以实现较高的能量密度。然而，Ti3C2Tx在储能过程中会出现不可逆的氧化失活反应，而且它与基底间的结合力较差，这将导致碳化钛超级电容的循环稳定性欠佳，极大地阻碍了其作为电极材料的广泛应用。将Ti3C2Tx作为活性层与氧化石墨烯（GO）分层复合制作成超级电容电极，覆盖在Ti3C2Tx薄膜之上的GO层可以削弱氧化失活反应。同时，对电极的热处理可提升Ti3C2Tx对基底的附着力。这使得Ti3C2Tx/GO复合电极的充放电循环稳定性明显改善，在5 000次循环之后其容量仍高于初始容量。该设计可为制备高循环稳定性超级电容提供参考。
碳化钛 氧化石墨烯 超级电容器 循环稳定性 titanium carbide graphene oxide supercapacitors cycle-stability
