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石墨烯量子點(diǎn)制備及生物應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展楊思維，丁古巧石墨烯材料與應(yīng)用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所上海烯望材料科技有限公司 摘要：石墨烯量子點(diǎn)是一種重要的石墨烯衍生物，也是橫向尺寸最小的石墨烯衍生物。石墨烯量子點(diǎn)以其獨(dú)特的半導(dǎo)體性質(zhì)、光學(xué)特性、生物安全性在生物醫(yī)藥、新能源、防偽涂層、光探測(cè)等領(lǐng)域得到了極大的關(guān)注。本文回顧了近年來(lái)石墨烯量子點(diǎn)制備技術(shù)及其在生物熒光成像、生物熒光檢測(cè)與診斷、可視化智能治療等生物應(yīng)用技術(shù)方面的研究進(jìn)展，同時(shí)對(duì)石墨烯量子點(diǎn)發(fā)展中存在的挑戰(zhàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的總結(jié)。1. 前言作為一種新興的功能材料，石墨烯量子點(diǎn)以其優(yōu)異的理化特性、低細(xì)胞毒性和出色的水分散性正逐漸取代已應(yīng)用使用多年的半導(dǎo)體量子點(diǎn)（例如CdSe，CdTe和CdS等）并成為快速發(fā)展的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一[1]。在過(guò)去的十余年中，石墨烯量子點(diǎn)的研究熱點(diǎn)不斷發(fā)生變化，主要的研究熱點(diǎn)包括合成方法創(chuàng)新、石墨烯量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)制、石墨烯量子點(diǎn)發(fā)射波長(zhǎng)的調(diào)制和量子產(chǎn)率提升。目前，石墨烯量子點(diǎn)制備技術(shù)方面已開(kāi)發(fā)了主要涵蓋自下而上和自上而下方法的多種合成方法。石墨烯量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)制方面，在過(guò)去的幾年已初步實(shí)現(xiàn)了邊緣結(jié)構(gòu)調(diào)制、晶格摻雜和表面官能團(tuán)的調(diào)節(jié)[1]。此外，當(dāng)前石墨烯量子點(diǎn)的熒光發(fā)射波長(zhǎng)已實(shí)現(xiàn)從深紫外到近紅外（250-800 nm）的可控調(diào)制。且石墨烯量子點(diǎn)的量子產(chǎn)率也得到了顯著的提升，可...
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大尺寸石墨烯的研究進(jìn)展黃濤、張明杰、何朋、丁古巧石墨烯材料與應(yīng)用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所上海烯望材料科技有限公司一、引言作為最具代表性、最重要的二維材料，石墨烯已被廣泛應(yīng)用于鋰電、散熱、纖維、涂料等領(lǐng)域，不同石墨烯材料的應(yīng)用領(lǐng)域不盡相同。橫向尺寸是石墨烯的重要指標(biāo)，其重要性?xún)H次于石墨烯的厚度/層數(shù)指標(biāo)。按橫向尺寸分類(lèi)，石墨烯可分為：大尺寸/超大尺寸石墨烯、一般尺寸石墨烯、小尺寸石墨烯、石墨烯量子點(diǎn)等。高品質(zhì)大尺寸石墨烯具有超高電子遷移率（200,000 cm2/V·s）、超高熱導(dǎo)率（5300W/mK）以及超高強(qiáng)度等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。[1] 以氧化石墨烯（GO，和石墨烯相比含有30%的氧）為例（如圖1所示），對(duì)比小尺寸氧化石墨烯（small GO）與大尺寸氧化石墨烯（large GO）的各類(lèi)性能可發(fā)現(xiàn)，[2]大尺寸GO還原后的熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率以及力學(xué)性能等方面都遠(yuǎn)高于小尺寸石墨烯，因此制備大尺寸或超大尺寸石墨烯使得最終產(chǎn)品性能不斷提升成為可能。我們定義石墨烯橫向尺寸大于50 μm甚至大于100 μm的石墨烯材料為大尺寸石墨烯或超大尺寸石墨烯。[3] 大尺寸石墨烯雖在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，且更易于形成石墨烯液晶、石墨烯纖維、石墨烯凝膠、石墨烯泡沫等，但卻增加了在制備、分散和復(fù)合等方面的難度。本文著重闡述了大尺寸石墨烯目前的制備進(jìn)展和應(yīng)...
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小尺寸石墨烯的研究進(jìn)展周久順、梁猛、張明杰、丁古巧上海烯望材料科技有限公司一、引言作為一種新型的二維碳材料，石墨烯由于在導(dǎo)電、導(dǎo)熱、力學(xué)等方面表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，使其獲得了廣泛關(guān)注和系統(tǒng)的研究。目前，石墨烯已在塑料、纖維、導(dǎo)電、散熱等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的性能優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。在具體應(yīng)用場(chǎng)景中，不同橫向尺寸的石墨烯，即使在缺陷和層數(shù)方面相似，但性能表達(dá)卻有所差異。隨著石墨烯尺寸的增大，石墨烯的分散、復(fù)合以及界面結(jié)合難度增加，但在同等添加量前提下，最終產(chǎn)品的導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及力學(xué)等性能隨著尺寸增大而提高。超大尺寸石墨烯，通常大于10 μm，甚至大于100 μm，更適合于制備石墨烯散熱膜、組裝高強(qiáng)度石墨烯纖維、石墨烯屏蔽膜、石墨烯海綿等產(chǎn)品[1]。但大尺寸、超大尺寸石墨烯的制備需要獨(dú)特的工藝，現(xiàn)有常規(guī)批量制備石墨烯的技術(shù)有氧化還原法和物理剝離法。氧化還原法選擇經(jīng)濟(jì)的天然鱗片石墨為原料，尺寸通常在幾百目，所制備的氧化石墨烯和還原石墨烯橫向尺寸分布一般在幾百納米到幾十個(gè)微米的范圍之內(nèi)，中間值在幾個(gè)微米（單層率＞90%以上的情況）；物理剝離法制備石墨烯一般會(huì)選擇具有成本優(yōu)勢(shì)的膨脹石墨作為原料，經(jīng)過(guò)高強(qiáng)度的機(jī)械剪切、破碎和剝離處理后，所制備的石墨烯尺寸通常在幾百納米到幾個(gè)微米。但某些石墨烯應(yīng)用，例如添加石墨烯的潤(rùn)滑油、石墨烯改性纖維、石墨烯改性塑料、石墨烯油墨、石墨烯生物醫(yī)藥應(yīng)用等則需要更小尺寸的石墨烯，最...
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石墨烯可穿戴傳感器研究進(jìn)展黃濤、何朋、丁古巧石墨烯材料與應(yīng)用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所上海烯望材料科技有限公司前言2016年初，可穿戴設(shè)備在一輪行業(yè)炒作中達(dá)到了頂峰，圍繞著幾種產(chǎn)品類(lèi)型（智能手表、新型可穿戴醫(yī)療器械以及早期的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用等）打造了一個(gè)數(shù)十億美元的新產(chǎn)業(yè)。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心和投中研究院最新公布的《2018可穿戴傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)報(bào)告》顯示，自2016年以來(lái)，全球可穿戴設(shè)備出貨量與營(yíng)收規(guī)模約以13%的年增長(zhǎng)率保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，到2020年，其營(yíng)收規(guī)模將會(huì)接近450億美元/年。圖1.全球可穿戴設(shè)備出貨量（來(lái)源：電子發(fā)燒友網(wǎng)）隨著眾多可穿戴產(chǎn)品技術(shù)不斷升級(jí)，該市場(chǎng)逐漸被附加值最大的可穿戴產(chǎn)品占據(jù)，目前最具價(jià)值的應(yīng)用領(lǐng)域主要為：虛擬/增強(qiáng)/混合現(xiàn)實(shí)（VR/AR/MR）設(shè)備，依賴(lài)于攝像頭、慣性測(cè)量單元、深度傳感、力/壓力傳感器等一系列傳感器，使用戶能夠與應(yīng)用內(nèi)容和環(huán)境進(jìn)行交互；可穿戴醫(yī)療器械，直接監(jiān)測(cè)人體健康信息并與之交互。這兩種產(chǎn)品將會(huì)在人們未來(lái)生活中成為不可或缺的一部分，正如現(xiàn)如今的智能手機(jī)一樣。而無(wú)論是虛擬增強(qiáng)還是可穿戴醫(yī)療器械，都離不開(kāi)最基本的核心器件-傳感器。不同的傳感器為設(shè)備提供大量豐富的數(shù)據(jù)，將其所需要的信息指標(biāo)顯示出來(lái)?？梢哉f(shuō)，可穿戴設(shè)備市場(chǎng)增長(zhǎng)的關(guān)鍵之一就是傳感器市場(chǎng)。不同的可穿戴產(chǎn)品面向的用戶不同，使用目的不同，內(nèi)置的傳感器也不盡相同。根...
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