由于較低的毒性和良好的生物相容性,石墨烯材料在細胞成像方面**了一股研究熱潮。石墨烯及其衍生物本身具有特殊的平面結構和光學性質,或者經過熒光染料分子標記之后,可用于體外細胞與***光學成像[63-66],使其在**顯像和***方面具有很大的應用前景。Dai課題組[67]***利用納米尺寸的聚乙二醇功能化氧化石墨烯(GO-PEG)的近紅外發光性質用于細胞成像。他們將抗體利妥昔單抗(anti-CD20)與納米GO-PEG共價結合形成納米GO-PEG-anti-CD20,然后將納米GO-PEG和納米GO-PEG-anti-CD20與B細胞或T細胞在培養液中4℃培養1h,培養液中納米GO-PEG的濃度大約為0.7mg/ml,結果發現B細胞淋巴瘤具有強熒光,而T淋巴母細胞的熒光強度則很弱。另外,通過對GO進行80℃熱處理17天后,再利用200W的超聲對GO溶液處理2h,得到的GO在紫外光(266–340nm)的照射下顯示出藍色熒光。將氧化石墨暴露在強脈沖光線下,例如氙氣燈也能得到石墨烯。生產氧化石墨常見問題
氧化石墨烯(GO)的光學性質與石墨烯有著很大差別。石墨烯是零帶隙半導體,在可見光范圍內的光吸收系數近乎常數(~2.3%);相比之下,氧化石墨烯的光吸收系數要小一個數量級(~0.3%)[9][10]。而且,氧化石墨烯的光吸收系數是波長的函數,其吸收曲線峰值在可見光與紫外光交界附近,隨著波長向近紅外一端移動,吸收系數逐漸下降。對紫外光的吸收(200-320nm)會表現出明顯的π-π*和n-π*躍遷,而且其強度會隨著含氧基團的出現而增加[11]。氧化石墨烯(GO)的光響應對其含氧基團的數量十分敏感[12]。隨著含氧基團的去除,氧化石墨烯(GO)在可見光波段的的光吸收率迅速上升,**終達到2.3%這一石墨烯吸收率的上限。生產氧化石墨常見問題氧化石墨是一種碳、氧數量之比介于2.1到2.9之間黃色固體,并仍然保留石墨的層狀結構,但結構更復雜。
由于GO表面具有較高的親和力,蛋白質可以吸附在GO表面,因此在生物液體中可以通過蛋白質來調節GO與細胞膜的相互作用。如,血液中存在著大量的血清蛋白,可能會潛在的影響GO的毒性。Ge與其合作者[16]利用電子顯微鏡技術就觀察到牛血清蛋白可以降低GO對細胞膜的滲透性,抑制了GO對細胞膜的破壞,同時降低了GO的細胞毒性。基于分子動力學研究分析,他們推斷可能是由于GO-蛋白質之間的作用削弱了GO-磷脂之間的相互作用。與此同時,GO對人血清蛋白的影響也被其他科研工作者所發現,特別是他們觀察到了GO可以抑制人血清蛋白與膽紅素之間的作用。因此,GO與血清蛋白之間是相互影響的。
氧化石墨烯經還原處理后,對于提高其導電性、比表面等大有裨益,使得石墨烯可以應用于對于導電性、導熱性等要求更高的應用中。在還原過程,含氧官能團的去除和控制過程本身也可成為石墨烯改性的一種方式,根據還原方式的不同得到的石墨烯也具有不同的特性和應用場景。例如,通過熱還原方式得到的還原氧化石墨烯結構、形貌、組分可通過還原條件進行適當的調控。Dou等1人介紹了在氬氣流下在1100-2000°C的溫度范圍內進行熱處理得到的石墨烯結構和吸附性能的研究。所得到石墨烯粉體材料的表面積增加至超過起始前驅體材料四倍,對氧化石墨烯進行熱還原處理提高了氧化石墨烯的熱學性能,賦予了氧化石墨烯材料熱管理方面的應用。在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業化生產過程中,得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團。
氧化石墨烯表面含有-OH和-COOH等豐富的官能團,在水中可發生去質子化等反應帶有負電荷,由于靜電作用將金屬陽離子吸附至表面;相反的,如果水中pH等環境因素發生變化,氧化石墨烯表面也可攜帶正電荷,則與金屬離子產生靜電斥力,二者之間的吸附作用**減弱。而靜電作用的強弱與氧化石墨烯表面官能團產生的負電荷相關,其受環境pH值的影響較明顯。Wang44等人的研究證明,在pH>pHpzc時(pHpzc=3.8),GO表面的官能團可發生去質子化反應而帶負電,可有效吸附鈾離子U(VI),其吸附量可達到1330mg/g。氧化石墨能夠滿足人們對于材料的功能性需求更為嚴苛的要求。應該怎么做氧化石墨常見問題
氧化石墨烯(GO)的厚度只有幾納米,具有兩親性。生產氧化石墨常見問題
氧化石墨烯同時具有熒光發射和熒光淬滅特性,廣義而言,其自身已經可以作為一種傳感材料,在生物、醫學領域的應用充分說明了這一點。經過功能化的氧化石墨烯/還原氧化石墨烯在更加***的領域內得到了應用,特別在光探測、光學成像、新型光源、非線性器件等光電傳感相關領域有著豐富的應用。光電探測器是石墨烯問世后**早應用的領域之一。2009年,Xia等利用機械剝離的石墨烯制備出了***個石墨烯光電探測器(MGPD)[2],如圖9.6,以1-3層石墨烯作為有源層,Ti/Pd/Au作源漏電極,Si作為背柵極并在其上沉淀300nm厚的SiO2,在電極和石墨烯的接觸面上因為功函數的不同,能帶會發生彎曲并產生內建電場。生產氧化石墨常見問題