پژوهشگران دانشگاه شهید بهشتی تهران با همکاری محققانی از دانشگاه قم امکان استفاده از تابش لیزر جهت تولید گرافن را مورد بررسی قرار دادند. این روش آزمایشگاهی کم‌هزینه بوده و نیازی به استفاده از مواد شیمیایی نیست.
تنظیم خصوصیات نوری اکسید گرافن به کمک لیزر
گرافن ورقه‌ای دوبعدی از اتم‌های کربن در یک پیکربندی شش‌ضلعی لانه‌زنبوری است. گرافن جدیدترین عضو خانواده‌ی مواد کربنی گرافیتی چندبعدی است. اصطلاح گرافن اولین بار در سال ۱۹۸۶ از ترکیب کلمه گرافیت و یک پسوند به هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای اشاره دارد، اطلاق شد. خواص نوری منحصربه‌فرد گرافن کاربرد این نانوذره در بسیاری از حوزه‌های علم و تکنولوژی گسترانده است.
دکتر روح‌الله کریم زاده با ارائه توضیحاتی به تبیین اهداف طرح حاضر پرداخت: «تنظیم ویژگی‌های نوری مواد همیشه به‌عنوان یک مسئله‌ی اساسی در مباحث مربوط به فوتونیک مورد توجه بوده است. از جمله موادی که اخیراً تحقیقات زیادی بر رو خواص نوری آن‌ها انجام می‌شود، اکسید گرافن است. کنترل گاف انرژی یک ابزار قدرتمند برای تنظیم ویژگی‌های نوری اکسید گرافن به شمار می‌آید. در این طرح، از تابش لیزر و اعمال میدان مغناطیسی جهت احیا و کنترل گاف انرژی اکسید گرافن استفاده شده است.»
وی در خصوص ویژگی‌های بارز این فرایند گفت: «سرعت، سادگی و ارزان بودن این روش را می‌توان مهم‌ترین ویژگی آن برشمرد. به‌علاوه عدم استفاده از مواد شیمیایی در این فرایند موجب رفع نگرانی‌های زیست‌محیطی شده و کاهش اثرات جانبی بر روی گرافن تولید شده را در پی دارد.»
کریم زاده تصریح کرد: «در طرح حاضر با اعمال یک ولتاژ مستقیم الکترواستاتیک و تابش نور لیزر خواص خطی و غیرخطی نوری اکسید گرافن و خصوصیات محدودکنندگی آن تنظیم و کنترل شده است. بدین منظور ابتدا اکسید گرافن به روش هامرز تعمیم سنتز شد. در ادامه، فرایند احیای کنترل‌شده‌ی اکسید گرافن با اعمال همزمان میدان الکترواستاتیکی و تابش لیزر انجام شد. سپس خصوصیات نوری خطی و غیرخطی آن با استفاده از روش‌های مختلف از جمله Z-scan ارزیابی شد. در نهایت پاسخ‌های محدودکنندگی نوری مورد بررسی قرار گرفت.»
نتایج حاکی از آن است که، با انتخاب مناسب پارامترهایی مانند زمان و توان لیزر و همچنین اندازه‌ی میدان الکتریکی می‌توان درجه‌ی احیای مورد نظر را به دست آورد. نمونه‌ها هیچ نوع پاسخ جذب غیرخطی نسبت به تابش لیزر پیوسته با طول‌موج ۵۳۲ نانومتر از خود نشان نداده‌اند. این در حالی است که با افزایش درجه‌ی احیا، آستانه‌ی محدودکنندگی نمونه کاهش و توان محدودکنندگی آن افزایش می‌یابد.
این تحقیقات از تلاش‌های مهدی یدی- دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه شهید بهشتی- دکتر روح‌الله کریم زاده- عضو هیأت علمی دانشگاه شهید بهشتی- و دکتر افشین عباسی- عضو هیأت علمی دانشگاه قم- به انجام رسیده است. نتایج این کار در مجله‌ی Journal of Material Science با ضریب تأثیر ۲/۳۰۲ (جلد ۵۲، شماره‌ی ۸، سال ۲۰۱۷، صفحات ۴۵۳۲ تا ۴۵۴۲) چاپ شده است.
