氧化石墨烯（GO）的比表面積很大，而厚度只有幾納米，具有兩親性，表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用，易于化學修飾，同時具有良好的生物相容性，超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。另外，GO具有獨特的電子結構性能，可以通過熒光能量共振轉移和非輻射偶極-偶極相互作用能有效猝滅熒光體（染料分子、量子點及上轉換納米材料）的熒光。這些特點都使GO成為制作傳感器極好的基本材料[74-76]。Arben的研究中發現，將CdSe/ZnS量子點作為熒光供體，石墨、碳纖維、碳納米管和GO作為熒光受體，以上幾種碳材料對CdSe/ZnS量子點的熒光淬滅效率分別為66±17%、74±7%、7...

工業化和城市化導致天然地表水體中的有毒化學品排放，其中包括酚類、油污、***、農藥和腐植酸等有機物，這些污染物在制藥，石化，染料，農藥等行業的廢水中***檢測到。許多研究集中在從水溶液中有效去除這些有毒污染物，如光催化，吸附和電解54-57。在這些方法中，由于吸附技術低成本，高效率和易于操作，遠遠優于其他技術。與傳統的膜材料不同，GO作為碳質材料與有機分子的相互作用機理差異很大。新的界面作用可在GO膜內引入獨特的傳輸機制，導致更有效地從水中去除有機污染物。石墨烯和GO對有機物的吸附機理的研究表明，疏水作用、π-π鍵交互作用、氫鍵、共價鍵和靜電相互作用會影響石墨烯和GO對有機物的吸附能力。同時具...

石墨烯是一種在光子和光電子領域十分有吸引力的材料，與別的材料相比有很多優點[1]。作為一種零帶隙材料，石墨烯的光響應譜覆蓋了從紫外到THz范圍；同時，石墨烯在室溫下就有著驚人的電子輸運速度，這使得光子或者等離子體轉換為電流或電壓的速度極快；石墨烯的低耗散率以及可以把電磁場能量限定在一定區域內的性質，帶來了很強的光與石墨烯相互作用。雖然還原氧化石墨烯（RGO）缺少本征石墨烯中觀測到的電子輸運效應以及其它一些凝聚態物質效應，但其易于規模化制備、性質可調等優異特性，使其在傳感檢測領域展現出極大的應用前景。從微觀方面，GO的聚集、分散、尺寸和官能團也對水泥基復合材料的力學性能有影響。合成氧化石墨廠家報...

GO的載藥作用也可促進間充質干細胞的成骨分化。如用攜帶正電荷NH3+的GO（GO-NH3+）和攜帶負電荷COOH-的GO（GOCOOH-）交替層疊使其**外層為GO-COOH-，以這種GO作為載體，攜帶骨形態發生蛋白-2（BMP-2）和P物質（SP）附著到鈦（Ti）種植體上，結果以Ti為基底，表面覆蓋GO-COOH-，攜帶BMP-2和SP（Ti/GO-/SP/BMP-2）種植體周圍的新骨生成量要明顯多于Ti/SP/BMP-2、Ti/GO-/BMP-2、Ti/GO-/SP。這證明GO可以同時攜帶BMP-2和SP到達局部并緩慢釋放，增加局部BMP-2和SP的有效劑量且發揮生物活性作用[89,90]...

RGO制備簡單、自身具有受還原程度調控的帶隙，可以實現超寬譜（從可見至太赫茲波段）探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測器的響應率可以提高若干倍以上。因此，在CVD石墨烯方案的基礎上，研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結構的光電探測器。對于RGO-Si器件，帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累，是影響光響應的重要因素[72]。2014年，Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上，而后通過熱處理對氧化石墨烯進行熱還原，制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質結的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下，***實現了從可見光(532nm)...

RGO制備簡單、自身具有受還原程度調控的帶隙，可以實現超寬譜（從可見至太赫茲波段）探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測器的響應率可以提高若干倍以上。因此，在CVD石墨烯方案的基礎上，研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結構的光電探測器。對于RGO-Si器件，帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累，是影響光響應的重要因素[72]。2014年，Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上，而后通過熱處理對氧化石墨烯進行熱還原，制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質結的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下，***實現了從可見光(532nm)...

RGO制備簡單、自身具有受還原程度調控的帶隙，可以實現超寬譜（從可見至太赫茲波段）探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測器的響應率可以提高若干倍以上。因此，在CVD石墨烯方案的基礎上，研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結構的光電探測器。對于RGO-Si器件，帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累，是影響光響應的重要因素[72]。2014年，Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上，而后通過熱處理對氧化石墨烯進行熱還原，制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質結的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下，***實現了從可見光(532nm)...

GO在生理學環境下容易發生聚**影響其負載藥物的能力，因此需要對GO進行功能化修飾來解決其容易團聚的問題。目前功能化修飾主要有以下幾種：（1）共價鍵修飾，由于GO表面豐富的含氧官能團（羥基、羧基、環氧基），可與多種親水性大分子通過酯鍵、酰胺鍵等共價鍵連接完成功能化，改善其穩定性、生物相容性等。常見的大分子有聚乙二醇(PEG)、聚賴氨酸、聚丙烯(PAA)和聚醚酰亞胺(PEI)等；（2）非共價鍵修飾[22-24]，GO片層內碳原子共同形成一個大的π鍵，能夠通過非共價π-π作用與芳香類化合物相互結合，不同種類的生物分子也可以通過氫鍵作用、范德華力和疏水作用等非共價作用力與GO結構中的SP2雜化部分結...

RGO制備簡單、自身具有受還原程度調控的帶隙，可以實現超寬譜（從可見至太赫茲波段）探測。氧化石墨烯的還原程度對探測性能有***影響，隨著氧化石墨烯還原程度的提高，探測器的響應率可以提高若干倍以上。因此，在CVD石墨烯方案的基礎上，研究者開始嘗試使用還原氧化石墨烯制備類似結構的光電探測器。對于RGO-Si器件，帶間光子躍遷以及界面處的表面電荷積累，是影響光響應的重要因素[72]。2014年，Cao等[73]將氧化石墨烯分散液滴涂在硅線陣列上，而后通過熱處理對氧化石墨烯進行熱還原，制得了硅納米線陣列(SiNW)-RGO異質結的室溫超寬譜光探測器。該探測器在室溫下，***實現了從可見光(532nm)...

盡管氧化石墨烯自身可以發射熒光，但有趣的是它也可以淬滅熒光。這兩種看似相互矛盾的性質集于一身，正是由于氧化石墨烯化學成分的多樣性、原子和電子層面的復雜結構造成的。眾所周知，石墨形態的碳材料可以淬滅處于其表面的染料分子的熒光，同樣的，在GO和RGO中存在的SP2區域可以淬滅臨近一些物質的的熒光，如染料分子、共軛聚合物、量子點等，而GO的熒光淬滅效率在還原后還有進一步的提升。有很多文章定量分析了GO和RGO的熒光淬滅效率，研究表明，熒光淬滅特性來自于GO、RGO與輻射發生體之間的熒光共振能量轉移或者非輻射偶極-偶極耦合。GO表面的各種官能團使其可與生物分子直接相互作用，易于化學修飾。烏蘭察布無污染...

目前醫學界面臨的一個棘手的難題是對大面積骨組織缺損的修復。其中，干細胞***可能是一種很有前途的解決方案，但是在干細胞的移植過程中，需要可促進和增強細胞成活、附著、遷移和分化并有著良好生物相容性的支架材料。研究已表明氧化石墨烯（GO）具有良好的生物相容性及較低的細胞毒性，可促進成纖維細胞、成骨細胞和間充質干細胞（mesenchymalstemcells，MSC）的增殖和分化[82]，同時GO還可以促進多種干細胞的附著和生長，增強其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領域及相關領域研究人員的關注，成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨作為干細胞的載體材料，還可以加...

盡管氧化石墨烯自身可以發射熒光，但有趣的是它也可以淬滅熒光。這兩種看似相互矛盾的性質集于一身，正是由于氧化石墨烯化學成分的多樣性、原子和電子層面的復雜結構造成的。眾所周知，石墨形態的碳材料可以淬滅處于其表面的染料分子的熒光，同樣的，在GO和RGO中存在的SP2區域可以淬滅臨近一些物質的的熒光，如染料分子、共軛聚合物、量子點等，而GO的熒光淬滅效率在還原后還有進一步的提升。有很多文章定量分析了GO和RGO的熒光淬滅效率，研究表明，熒光淬滅特性來自于GO、RGO與輻射發生體之間的熒光共振能量轉移或者非輻射偶極-偶極耦合。石墨烯具有很好的電學性質，但氧化石墨本身卻是絕緣體(或是半導體)。開發氧化石墨...

GO作為新型的二維結構的納米材料，具有疏水性中間片層與親水性邊緣結構，特殊的結構決定其優異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機制：（1）機械破壞，包括物理穿刺或者切割；（2）氧化應激引發的細菌/膜物質破壞；（3）包覆導致的跨膜運輸阻滯和（或）細菌生長阻遏；（4）磷脂分子抽提理論。GO作用于細菌膜表面的殺菌機制中，主要是GO與起始分子反應（MolecularInitiatingEvents，MIEs）[51]的作用（圖7.3），包括GO表面活性引發的磷脂過氧化，GO片層結構對細菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取，GO表面催化引發的活性自由基等。另外，GO的尺寸在上述不同的***機制中對...

GO作為新型的二維結構的納米材料，具有疏水性中間片層與親水性邊緣結構，特殊的結構決定其優異的***特性。GO的***活性主要有以下幾種機制：（1）機械破壞，包括物理穿刺或者切割；（2）氧化應激引發的細菌/膜物質破壞；（3）包覆導致的跨膜運輸阻滯和（或）細菌生長阻遏；（4）磷脂分子抽提理論。GO作用于細菌膜表面的殺菌機制中，主要是GO與起始分子反應（MolecularInitiatingEvents，MIEs）[51]的作用（圖7.3），包括GO表面活性引發的磷脂過氧化，GO片層結構對細菌膜的嵌入、包裹以及磷脂分子的提取，GO表面催化引發的活性自由基等。另外，GO的尺寸在上述不同的***機制中對...

比較成熟的非線性材料有半導體可飽和吸收鏡和碳納米管可飽和吸收體。但是制作半導體可飽和吸收鏡需要相對復雜和昂貴的超凈制造系統，這類器件的典型恢復時間約為幾個納秒，且半導體可飽和吸收鏡的光損傷閥值很低，常用的半導體飽和吸收鏡吸收帶寬較窄。碳納米管是一種直接帶隙材料，帶隙大小由碳納米管直徑和屬性決定。不同直徑碳納米管的混合可實現寬的非線性吸收帶，覆蓋常用的1.0～1.6um激光増益發射波段。但是由于碳納米管的管狀形態會產生很大的散射損耗，提高了鎖模閥值，限制了激光輸出功率和效率，所以，研究人員一直在尋找一種具有高光損傷閩值、超快恢復時間、寬帶寬和價格便宜等優點的飽和吸收材料。氧化石墨的親水性好，易于...

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。石墨烯微片的缺陷有時使其無法滿足...

氧化石墨烯（GO）與石墨烯的另一個區別是在吸收紫外/可見光后會發出熒光。通常可以在可見光波段觀測到兩個峰值，一個在藍光段（400-500nm），另一個在紅光段（600-700nm）。關于氧化石墨烯發射熒光的機理，學界仍有爭論。此外，氧化石墨烯的熒光發射會隨著還原的進行逐漸變化，在輕度化學還原過程中觀察到GO光致發光光譜發生紅移，這一發現與其他人觀察到的發生藍移的現象相矛盾。這從另一個方面說明了氧化石墨烯結構的復雜性和性質的多樣性。與石墨烯量子點類似，氧化石墨烯量子點也具備一些特殊的性質。哪里有氧化石墨膜比較成熟的非線性材料有半導體可飽和吸收鏡和碳納米管可飽和吸收體。但是制作半導體可飽和吸收鏡需...

氧化石墨烯（GO）表面有羥基、羧基、環氧基、羰基等親水性的活性基團，且片層間距較大，使得氧化石墨烯具有超大比表面積和***的離子交換能力。GO的結構與水通蛋白相類似，而蛋白質本身具有優異的離子識別功能，由此可推斷氧化石墨烯在分離、過濾及仿生離子傳輸等領域可能具有潛在的應用價值1-3。GO經過超聲可以穩定地分散在水中，再通過傳統成膜方法如旋涂、滴涂和真空抽濾等處理后，GO微片可呈現肉眼可見的層狀薄膜堆疊，在薄膜的層與層之間形成具有選擇性的二維納米通道。除此之外，GO由于片層間存在較強的氫鍵，力學性能優異，易脫離基底而**存在。基于GO薄膜制備方法簡單、成本低、高通透性和高選擇性等優點，其在水凈化...

光電器件是在微電子技術基礎上發展起來的一種實現光與電之間相互轉換的器件，其**是各種光電材料，即能夠實現光電信息的接收、傳輸、轉換、監測、存儲、調制、處理和顯示等功能的材料。光電傳感器件指的是能夠對某種特征量進行感知或探測的光電器件，狹義上*指可將特征光信號轉換為電信號進行探測的器件，廣義而言，任何可將被測對象的特征轉換為相應光信號的變化、并將光信號轉換為電信號進行檢測、探測的器件都可稱之為光電傳感器。同時具有良好的生物相容性，超薄的GO納米片很容易組裝成紙片或直接在基材上進行加工。制造氧化石墨膜由于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...

在推動以氧化石墨烯為載體的新藥進入臨床試驗前，勢必會面臨諸多挑戰：（1）優化氧化石墨烯的制備方法及生產工藝，使其具有可重復性，并能精確控制氧化石墨烯的尺寸和質量；（2）比較好使用劑量的摸索，找到以氧化石墨烯為載體的***療效和毒性之間的平衡點；（3）其他表面修飾劑的開發，需具有良好生物相容性且修飾后的氧化石墨烯能在短時間內被生物體***；（4）毒理學方法的進一步規范，系統闡明以氧化石墨烯為載體***的潛在毒性；（5）體內外模型的建立，***評價氧化石墨烯***的生物相容性，使其能更好地轉化到臨床。此外，以氧化石墨烯為載體的***在大規模工業化生產和應用時，還需考慮到對人體和環境的不利影響，是否...

工業化和城市化導致天然地表水體中的有毒化學品排放，其中包括酚類、油污、***、農藥和腐植酸等有機物，這些污染物在制藥，石化，染料，農藥等行業的廢水中***檢測到。許多研究集中在從水溶液中有效去除這些有毒污染物，如光催化，吸附和電解54-57。在這些方法中，由于吸附技術低成本，高效率和易于操作，遠遠優于其他技術。與傳統的膜材料不同，GO作為碳質材料與有機分子的相互作用機理差異很大。新的界面作用可在GO膜內引入獨特的傳輸機制，導致更有效地從水中去除有機污染物。石墨烯和GO對有機物的吸附機理的研究表明，疏水作用、π-π鍵交互作用、氫鍵、共價鍵和靜電相互作用會影響石墨烯和GO對有機物的吸附能力。氧化石...

氧化石墨烯（GO）在很寬的光譜范圍內具有光致發光性質，同時也是高效的熒光淬滅劑。氧化石墨烯（GO）具有特殊的光學性質和多樣化的可修飾性，為石墨烯在光學、光電子學領域的應用提供了一個功能可調控的強大平臺[6]，其在光電領域的應用日趨***。氧化石墨烯（GO）和還原氧化石墨烯（RGO）應用于光電傳感，主要是作為電子給體或者電子受體材料。作為電子給體材料時，利用的是其在光的吸收、轉換、發射等光學方面的特殊性質，作為電子受體材料時，利用的是其優異的載流子遷移率等電學性質。本書前面的內容中對氧化石墨烯（GO）、還原氧化石墨烯（RGO）的電學性質已經有了比較詳細的論述，本章在介紹其在光電領域的應用之前，首...

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。...

太赫茲技術可用于醫學診斷與成像、反恐安全檢查、通信雷達、射電天文等領域，將對技術創新、國民經濟發展以及**等領域產生深遠的影響。作為極具發展潛力的新技術，2004年，美國**將THz科技評為“改變未來世界的**技術”之一，而日本于2005年1月8日更是將THz技術列為“國家支柱**重點戰略目標”**，舉全國之力進行研發。傳統的寬帶THz波可以通過光整流、光電導天線、激光氣體等離子體等方法產生，窄帶THz波可以通過太赫茲激光器、光學混頻、加速電子、光參量轉換等方法產生。氧化石墨烯（GO）的厚度只有幾納米，具有兩親性。改性氧化石墨售價（1）將GO作為熒光共振能量轉移的受體，構建熒光共振能量轉移型氧...

目前醫學界面臨的一個棘手的難題是對大面積骨組織缺損的修復。其中，干細胞***可能是一種很有前途的解決方案，但是在干細胞的移植過程中，需要可促進和增強細胞成活、附著、遷移和分化并有著良好生物相容性的支架材料。研究已表明氧化石墨烯（GO）具有良好的生物相容性及較低的細胞毒性，可促進成纖維細胞、成骨細胞和間充質干細胞（mesenchymalstemcells，MSC）的增殖和分化[82]，同時GO還可以促進多種干細胞的附著和生長，增強其成骨分化的能力[83-84]。因此受到骨組織再生領域及相關領域研究人員的關注，成為組織工程研究中一種很有潛力的支架材料。GO不僅可以單獨作為干細胞的載體材料，還可以加...

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...

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。哪里有氧化石墨研發氧化石墨烯（GO...

多層氧化石墨烯（GO）膜在不同pH水平下去除水中有機物質的系統性能評價和機理研究。該研究采用逐層組裝法制備了PAH/GO雙層膜，對典型單價離子（Na+，Cl-）和多價離子（SO42-，Mg2+）以及有機染料（亞甲藍MB，羅丹明R-WT）和藥物和個人護理品（三氯生TCS，三氯二苯脲TCC）在反滲透膜系統中通過GO膜的行為進行研究。結果發現，在pH=7時，無論其電荷、尺寸或疏水性質如何，GO膜能夠高效去除多價陽離子/陰離子和有機物，但對于單價離子的去除率較低。傳統的納濾膜通常帶負電，且只能去除帶有負電荷的多價離子和有機物。隨著pH的變化，GO膜的關鍵性質（例如電荷，層間距）發生***變化，導致不同...

工業化和城市化導致天然地表水體中的有毒化學品排放，其中包括酚類、油污、***、農藥和腐植酸等有機物，這些污染物在制藥，石化，染料，農藥等行業的廢水中***檢測到。許多研究集中在從水溶液中有效去除這些有毒污染物，如光催化，吸附和電解54-57。在這些方法中，由于吸附技術低成本，高效率和易于操作，遠遠優于其他技術。與傳統的膜材料不同，GO作為碳質材料與有機分子的相互作用機理差異很大。新的界面作用可在GO膜內引入獨特的傳輸機制，導致更有效地從水中去除有機污染物。石墨烯和GO對有機物的吸附機理的研究表明，疏水作用、π-π鍵交互作用、氫鍵、共價鍵和靜電相互作用會影響石墨烯和GO對有機物的吸附能力。GO表...

光學材料的某些非線性性質是實現高性能集成光子器件的關鍵。光子芯片的許多重要功能，如全光開關，信號再生，超快通信都離不開它。找尋一種具有超高三階非線性，并且易于加工各種功能性微納結構的材料是眾多的光學科研工作者的夢想，也是成功研制超高性能全光芯片的必由之路。超快泵浦探針光譜表明，重度功能化的具有較大SP3區域的GO材料在高激發強度下可以出現飽和吸收、雙光子吸收和多光子吸收[6][50][51][52]，這種效應歸因于在SP3結構域的光子中存在較大的帶隙。相反，在具有較小帶隙的SP2域中的*出現單光子吸收。石墨烯在飛秒脈沖激發下具有飽和吸收[52]，而氧化石墨烯在低能量下為飽和吸收，高能量下則具有...