石墨烯是一種令人興奮的新型材料，因其優(yōu)異的性能被譽(yù)為“神奇材料”。石墨烯在2010年獲得了廣泛的關(guān)注，當(dāng)時(shí)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予了發(fā)現(xiàn)它的研究人員。石墨烯只有一個(gè)原子層厚，使其成為世界上最薄的材料。研究人員指出，石墨烯是利用激光“鍛造”的。這將用石墨烯創(chuàng)建非常堅(jiān)固的三維結(jié)構(gòu)，可以潛在地用于制造更快、更準(zhǔn)確的機(jī)械設(shè)備。
石墨烯具有導(dǎo)電性、透明度和機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)異性能。由于這些特性，石墨烯將被廣泛應(yīng)用于能源存儲(chǔ)、傳感器或通信技術(shù)等領(lǐng)域。

研究人員研究了如何通過(guò)將石墨烯暴露于非常短而強(qiáng)大的激光脈沖中來(lái)改變其形狀和性能。由于激光脈沖，通?？梢詫⑼耆S的石墨烯模制成三維結(jié)構(gòu)。
我們稱這種方法為光學(xué)鍛造，因?yàn)樗愃朴谌绾斡缅N子將平坦的金屬板鍛制成三維形狀。使用光學(xué)鍛造制成的結(jié)構(gòu)比石墨烯的厚度高數(shù)百倍，但仍然很小，以至于它們很容易貼在頭發(fā)上，研究人員說(shuō)。
激光使石墨烯變硬
例如，由石墨烯制成的設(shè)備是通過(guò)機(jī)械振動(dòng)工作的不同傳感器。人們發(fā)現(xiàn)光學(xué)鍛造可以使石墨烯變硬，從而使其不易彎曲。這是一個(gè)有趣的觀察結(jié)果，因?yàn)閺澢鷦偠鹊脑黾右矔?huì)增加石墨烯的振動(dòng)頻率。增加頻率，反過(guò)來(lái)，可以提高設(shè)備的速度和精度。
使用光學(xué)鍛造，我們能夠創(chuàng)造出比未改性石墨烯硬度高達(dá)1萬(wàn)倍的結(jié)構(gòu)。對(duì)于像這樣薄的材料來(lái)說(shuō)，這是破紀(jì)錄的，研究人員說(shuō)。

形狀是原子尺度變化的結(jié)果

在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，光學(xué)鍛造會(huì)導(dǎo)致石墨烯的晶格缺陷，即石墨烯結(jié)構(gòu)斷裂。
石墨烯從隨機(jī)點(diǎn)開(kāi)始斷裂。如果石墨烯暴露在激光照射下的時(shí)間足夠長(zhǎng)，點(diǎn)狀缺陷就會(huì)形成線狀缺陷或裂紋。這些缺陷導(dǎo)致石墨烯的局部膨脹，從而導(dǎo)致石墨烯膨脹成三維形狀。
這項(xiàng)研究讓我們對(duì)石墨烯的形狀及其屬性如何改變有了深入的了解。該方法的一大優(yōu)點(diǎn)是，修飾石墨烯不需要復(fù)雜的過(guò)程或化學(xué)處理，只需要激光，研究人員總結(jié)道。