我中心研究生王立勇（第一作者）与郑宏宇教授（通讯作者）在Micromachines期刊上发表了题为“A Comparative Study of Laser-Induced Graphene by CO2 Infrared Laser and 355 nm Ultraviolet (UV) Laser”的论文。

     激光诱导石墨烯（LIG）是一种新兴的制备石墨烯的技术，由于其独特的优势，最近受到越来越多的关注。随后，各种各样的激光器和材料被用来制造LIG。然而，人们对不同的激光器（波长）在LIG转换过程中如何发挥作用缺乏了解。

     本研究是以聚酰亚胺（PI）为基材，在局部水冷条件下使用10.6μm的二氧化碳激光和355nm的紫外激光来制备LIG作对比研究。实验表明，在相同的紫外和二氧化碳激光能量密度下，PI表面出现微米级和纳米级的表面孔洞形貌。通过三维形貌和能谱分析可以得到在紫外激光诱导石墨烯的过程中，同时存在光热作用和光化学作用。实验也证明了光热作用功更有利于形成石墨烯。因此，二氧化碳激光诱导下的石墨烯拥有更好的质量和更少的层数。

图1. CO₂激光能量密度分别为（a）6.6 J/cm²与(b) 12 J/cm²，紫外激光能量密度分别为 (c) 6.6 J/cm²与 (d) 12 J/cm²诱导的石墨烯的SEM照片

图2. 不同气体环境下元素含量(a)与不同气体环境下元素含量比值(b)

      通过图2元素含量可以看出，在激光的照射下，PI里面的碳氧键和碳氮键被打断，氧元素和氮元素以气体形式被释放，碳元素重新组合形成了石墨烯。在紫外激光诱导下，氮元素和碳元素的比值升高，而在氩气中降低，说明空气中的氮气参与了反应，这是因为355nm的紫外激光有更高的单光子能量(337 kJ/mol),可以电离空气中的氮气，使其参与反应，这也证实了紫外激光诱导石墨烯的过程中有光化学反应的参与。

图3. CO₂激光诱导的石墨烯（a）与紫外激光诱导的石墨烯（b）的拉曼光谱图

      拉曼光谱分析可以看出CO₂激光诱导的石墨烯有更明显的2D峰。更大的2D/G和更小的D/G说明CO₂激光诱导的石墨烯拥有更好的质量和更薄的层数。