Grafeenioksidin luminesenssiominaisuudet

Abstract

Grafeeni on yksikerroksinen hiililevy, joka muodostuu toisiinsa sp2-sidoksilla kiinnittyneistä hiilistä. Grafeenioksidi on grafeenin hapettunut muoto, jossa levyn pintaan on liittynyt funktionaalisia happiryhmiä. Grafeenioksidilla on havaittu laaja luminesenssi, joka riippuu sen hapetusasteesta, pH:sta, viritysaallonpituudesta ja konsentraatiosta. Luminesenssin on arveltu aiheutuvan mm. grafeenioksidin sp2-alueista kvanttirajoituksen takia. Energia voi kvantituttua näillä pienillä alueilla happialueiden muodostaessa potentiaaliseinät niille. Luminesenssin on myös ehdotettu aiheutuvan rakennevirheistä aiheutuvista lokalisoiduista tiloista, funktionaalisten happiryhmien protonaatiosta ja deprotonaatiosta sekä eksimeerin muodostumisesta. Luminesenssin syntymekanismia ei edelleenkään ymmärretä täysin, ja aiheessa riittää vielä paljon tutkittavaa.

Kokeellisessa osassa grafeenioksidin luminesenssia tutkittiin luminesenssispektrometrillä ja Raman-laitteistolla. Kaupallisesta grafeenioksidista valmistettujen grafeenioksidiliuosten ja kiinteiden näytteiden luminesenssispektrejä mitattiin molemmilla laitteistolla. Kaksifotonihapetetun grafeenin luminesenssia tutkittiin Raman-laitteistolla. Grafeenioksidiliuosten havaittiin luminoivan laajalla alueella; myös kiinteissä näytteissä havaittiin luminesenssi Raman-laitteistolla mitattaessa. Kaksifotonihapetettujen grafeeninäytteiden havaittiin ensimmäistä kertaa luminoivan. Luminesenssi on laaja ja sen keskikohta on noin 630 nm kohdalla.