国防科技大学《ACS Photonics》：基于石墨烯插层的可调着色膜

具有动态色彩的光学材料在显示设备、智能窗和涂层等方面显示出广阔的应用前景。最近，已证实插层可用于调节从可见光到微波波长范围内的二维材料的电磁特性，例如可见光颜色、红外发射、太赫兹辐射和光学二次谐波产生。本文，国防科技大学 Ganying Zeng（第一作者）与Renyan Zhang/江天研究员（通讯作者）等研究人员在《ACS Photonics》期刊发表名为“Graphene-Based Tunable Coloration Film through Intercalation”的论文，研究系统地研究基于石墨烯插层化合物 (GIC) 的着色膜。

通过锂 (Li)、硫酸 (H2SO4 ) 和氯化铁 (FeCl3 ) 的插层，多层板的颜色石墨烯(MLG) 胶片分别从灰色变为黄色、蓝色和深色。这归因于能带结构的重建石墨烯插层后，对其光学性能产生显着影响。此外，通过精确控制锂嵌入过程，已经证明了MLG薄膜的可调和可逆的颜色变化。研究表明，插层是制备高级着色材料的通用策略，并为传感、防伪和智能显示中的应用提供了有前景的可调光学表面。

图1. MLG插层化合物制备的实验示意图。

图2. (a-c) 原始MLG在 Li、FeCl 3、H 2 SO 4插入前后的拉曼光谱、XRD图和四探针I-V曲线。黑线代表没有嵌入的原始MLG。绿色、蓝色和红色实线分别代表带有Li、H2SO4和FeCl3插层的原始MLG 。

图3. (a) Li、FeCl3、H2SO4嵌入前后原始MLG的光学反射率与波长的函数关系。(b) Li、FeCl3、H2SO4嵌入前后原始MLG的CIE1931色度图。黑星代表没有嵌入的原始 MLG。绿色、蓝色和红色实心星分别代表带有 Li、H2SO4和FeCl3插层的原始MLG 。

图4. 在电化学锂嵌入和脱嵌过程中记录阶段转变。

图5. 在锂嵌入和脱嵌过程中图案化MLG薄膜的颜色调整

文献:https://doi.org/10.1021/acsphotonics.1c01223