Show simple item record

dc.contributor.authorHiltunen, Vesa-Matti
dc.date.accessioned2021-03-15T08:53:20Z
dc.date.available2021-03-15T08:53:20Z
dc.date.issued2021
dc.identifier.isbn978-951-39-8560-8
dc.identifier.urihttps://jyx.jyu.fi/handle/123456789/74628
dc.description.abstractGraphene is one atom layer thin carbon material that has gained plenty of attention due to its numerous excellent properties. In this thesis a novel method to modify the structure and properties of graphene, called optical forging, is presented. In this method graphene is irradiated using femtosecond pulsed laser light and as a result of it graphene forms three-dimensional structures. Detailed characterizations have revealed that the process of optical forging causes defects to the graphene lattice, which in turn causes lattice expansion and bulging of graphene into the 3D shapes. In addition to this, some amorphous carbon is deposited onto graphene as a side effect, and the formation of the entire 3D shape is a combination of both bulging and deposition. Using nanoindentation measurements, optically forged graphene was determined to have high bending stiffness, which is very different from pristine graphene, which is very flexible. Optically forged patterns are also and more reflective than pristine graphene and they exhibit photoluminescence. As for applications, optical forging can be used to make ultralight scaffold structures from graphene, and potentially to increase the resonance frequencies of graphene resonator devices.en
dc.description.abstractGrafeeni on hiilestä koostuva yhden atomikerroksen paksuinen materiaali, joka on saanut runsaasti huomiota monien erinomaisten ominaisuuksiensa vuoksi. Tämä työ keskittyy grafeenin optiseen taontaan, joka on uusi menetelmä grafeenin rakenteeen ja ominaisuuksien muokkaamiseksi. Optisessa taonnassa grafeenia valotetaan femtosekunttiskaalassa olevilla laserpulsseilla, jolloin grafeenista muodostuu kolmiuloitteisia rakenteita. Rakenteiden yksityiskohtainen karakterisointi osoitti, että optinen taonta aiheuttaa rakennevirheiden syntymisen grafeenin kidehilaan, joka puolestaan aiheuttaa rakenteen paisumisen ja pullistumisen kolmiuloitteisiksi muodoiksi. Lisäksi optinen taonta aiheuttaa amorfisen hiilen kerrostumista grafeenin pinnalle, jolloin kokonaisrakenne on pullistuneen grafeenin ja amorfisen hiilen yhdistelmä. Nanomittakaavan painelukokeiden perusteella optisesti taotun grafeenin havaittiin omaavan korkean taivutusjäykkyyden, joka poikkeaa suuresti käsittelemättömästä grafeenista, joka on taivutettaessa hyvin joustavaa. Lisäksi optisesti taotut grafeenirakenteet heijastavat enemmän valoa kuin käsittelemätön grafeeni ja niissä esiintyy fotoluminesenssia. Optisesti taottua grafeenia voidaan käyttää sovelluksissa, kuten ultrakevyiden nanokokoisten tukirakenteiden valmistukseen ja mahdollisesti grafeeniresonaattoreiden ominaistaajuuden kasvattamiseen.fi
dc.relation.ispartofseriesJYU dissertations
dc.relation.haspart<b>Artikkeli I:</b> Johansson, A., Myllyperkiö, P., Koskinen, P., Aumanen, J., Koivistoinen, J., Tsai, H.-C., . . . Pettersson, M. (2017). Optical Forging of Graphene into Three-Dimensional Shapes. <i>Nano Letters, 17 (10), 6469-6474.</i> <a href="https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b03530"target="_blank"> DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b03530</a>. JYX: <a href="https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/55695"target="_blank"> jyx.jyu.fi/handle/123456789/55695</a>.
dc.relation.haspart<b>Artikkeli II:</b> Koskinen, P., Karppinen, K., Myllyperkiö, P., Hiltunen, V.-M., Johansson, A., & Pettersson, M. (2018). Optically Forged Diffraction-Unlimited Ripples in Graphene. <i>Journal of Physical Chemistry Letters, 9 (20), 6179-6184.</i> DOI: <a href="https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.8b02461"target="_blank"> 10.1021/acs.jpclett.8b02461</a>. JYX: <a href="https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/62898"target="_blank"> jyx.jyu.fi/handle/123456789/62898</a>.
dc.relation.haspart<b>Artikkeli III:</b> Mentel, K., Manninen, J., Hiltunen, V.-M., Myllyperkiö, P., Johansson, A., Pettersson, M. (2021). Shaping graphene with optical forging: from single blister to complex 3D structures. <i>Nanoscale Advances.</i> DOI: <a href="https://doi.org/10.1039/d0na00832j"target="_blank"> 10.1039/d0na00832j</a>
dc.relation.haspart<b>Artikkeli IV:</b> Hiltunen, Vesa-Matti; Koskinen, Pekka Johannes; Mentel, Kamila K.; Manninen, Jyrki; Myllyperkiö, Pasi; Johansson, Andreas; Pettersson, Mika (2020). Making Graphene Luminescent by Direct Laser Writing. <i>Journal of Physical Chemistry C, 124 (15), 8371-8377.</i> DOI: <a href="https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c00194"target="_blank"> 10.1021/acs.jpcc.0c00194</a>. JYX: <a href="https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/68363"target="_blank"> jyx.jyu.fi/handle/123456789/68363</a>.
dc.relation.haspartHiltunen, V.-M., Koskinen, P., Mentel, K., Manninen, J., Myllyperkiö, P., Pettersson, M., Johansson, A. (2021). Ultrastiff Graphene. <i>npj 2D Materials and Applications, accepted for publication.</i>
dc.titleModification of graphene properties by optical forging
dc.identifier.urnURN:ISBN:978-951-39-8560-8
dc.date.digitised


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record