Graphene Composites with Dual Functionality: Electromagnetic Shielding and Thermal Management
我们报告的合成和表征的环氧基复合材料与少层石墨烯填料，这是能够双功能的应用。发现具有某些类型的少层石墨烯填料的复合材料在重要的X波段频率范围f= 8.2GHz-12.4GHz中显示出有效的总电磁干扰屏蔽SE~45 dB，同时提供高热导率K = 8 W/mK，其是基础基质材料的系数的x35倍。双功能应用的效率取决于填料的特性：厚度、横向尺寸、纵横比和浓度。高于逾渗阈值的石墨烯负载分数允许电磁干扰屏蔽和热传导性质两者的强烈增强。有趣的是，石墨烯复合材料甚至可以在低于逾渗阈值的情况下阻挡电磁能，保持电绝缘，这是某些类型的热界面材料的重要特征。石墨烯复合材料的双重功能可以大大改善机载系统的电磁屏蔽和热管理，同时降低其重量和成本。
2018-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Graphene Composites as Efficient Electromagnetic Absorbers in the Extremely High Frequency Band
我们报告的合成的环氧基复合材料与石墨烯填料和测试其电磁屏蔽效率的准光学自由空间法在极高频（EHF）频段（220 - 325 GHz）。固化粘合剂复合材料通过可扩展的技术生产，具有几微米横向尺寸的单层和几层石墨烯层的混合物。发现即使在石墨烯填料的低浓度下电磁透射率T也低：对于仅具有1重量%石墨烯的复合材料，在300 GHz的频率下T <1%。在具有低石墨烯负载的复合材料中的主要屏蔽机制是吸收。厚度为1 mm且石墨烯负载量为8 wt %的复合材料在亚太赫兹EHF频率下提供了70 dB的优异电磁屏蔽，对环境的能量反射可忽略不计。所开发的具有石墨烯填料的轻质粘合剂复合材料可用作高频微波无线电继电器、微波遥感器、毫米波扫描仪和无线局域网中的电磁吸收剂。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electromagnetic Absorption as a Novel Tool in Chemical Vapor Deposition Toolbox: Ultra-Fast Growth of Continuous Graphene Film
该报告介绍了催化剂的电磁吸收作为优化石墨烯的化学气相沉积的新旋钮。最初沉积在催化剂铜箔一侧的铬膜吸收比普通铜箔高几倍的辐射热能，并以微尺度颗粒的形式迁移到箔的另一侧。该工艺涉及铜的局部熔化，这与增加的操作温度一起提高了生长石墨烯的结晶质量。铜的局部熔化取代了原本必要的退火工艺;大大降低了工艺持续时间和成本。现在，一个连续的石墨烯薄膜可以在短短五分钟内生长，提名该协议为有史以来最短的报告。这篇手稿中报告的观察结果除了促进石墨烯生长科学和技术之外，还提高了对金属混合物的一般知识。
2019-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electromagnetic Waves Reflectance of Graphene -- Magnetic Semiconductor Superlattice in Magnetic Field
在考虑耗散过程的Faraday几何下，对置于磁场中的石墨烯-磁性半导体-石墨烯超晶格的电动力学性质进行了理论研究。采用传输矩阵法计算了不同周期数和不同周期尺寸的超晶格对电磁波的反射率、透射率和吸收率随频率和场的变化关系。石墨烯-磁性半导体-石墨烯超晶格的电动力学性质的有效控制的可能性已经被证明。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Thermoplastic polyurethane-graphene nanoplatelets microcellular foams for electromagnetic interference shielding
石墨烯相关材料作为纳米填料的结合可以产生具有增强的特定性能和密度降低的多功能泡沫。本文报道了通过间歇发泡制备微孔热塑性聚氨酯/石墨烯泡沫。首先采用溶液共混将石墨烯纳米片（GNP）分散在弹性体基质中。然后，采用基于使用超临界CO2的发泡工艺来制备石墨烯含量高达1wt%的TPU/GNP微孔复合泡沫。TPU/GNP泡沫的EMI屏蔽行为已经在THz范围内进行了评估，并且与文献中提出的其他石墨烯填充的泡沫相比，揭示了它们的潜力，这些泡沫表现出类似的比屏蔽效能，但石墨烯相关材料的含量高得多（10-30重量%）。
2021-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multifunctional graphene-based and amorphous magnetic materials: synthesis, characterization, and applications in electromagnetic shielding and advanced gas sensing
本论文研究石墨烯基材料与非晶磁性材料的合成、表征及其在电磁屏蔽和气体传感中的应用，提出可规模化制备方法，并验证了材料在屏蔽和传感中的协同效应与性能提升。
2024-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene/Polyelectrolyte Layer-by-Layer Coatings for Electromagnetic Interference Shielding
在通信、医疗、航空航天和电子等许多领域，需要具有微米级厚度的电磁干扰（EMI）屏蔽涂层材料来隔离电子设备发射的电磁辐射。我们报道了一种通过带负电荷的还原氧化石墨烯（RGO）和带正电荷的石墨烯（PEI）的交替自组装来制备微米厚、高度有序且导电的涂层的方法，该涂层具有优异的EMI屏蔽效能（EMI SE >4830 dB/mm）。研究了（PEI/RGO）n LbL结构的微观结构和所得的电性质作为每个循环沉积的石墨烯的质量增加（保持PEI含量恒定）、沉积层的数量（n）、薄片直径和RGO类型的函数。观察到横向薄片尺寸对电性能的强烈影响，这也影响EMI SE。对于具有19体积%的6 μ m厚（PEI/RGO）10涂层，获得29 dB的最大EMI SE。负载直径约3 μ m的还原的电化学剥离的氧化石墨烯薄片。这种SE性能超过了先前报道的具有较高RGO或石墨烯纳米片含量的较厚石墨烯纸和块状石墨烯/聚合物复合材料膜的SE性能，这代表了朝着制造薄且轻重量的高性能EMI屏蔽结构迈出的重要一步。
2019-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Shifting of surface plasmon resonance due to electromagnetic coupling between graphene and Au nanoparticles
研究了单层石墨烯与金纳米颗粒之间绝缘层厚度的变化引起的表面等离子体共振波长的漂移。当间隔层的厚度从0增加到15 nm时，该系统表现出29 nm的蓝移。这是由于在纳米颗粒和石墨烯膜中激发的局部表面等离子体之间的电磁耦合。耦合强度以指数衰减，衰减长度为d/R=0.36，其中d是间隔层厚度，R是Au纳米颗粒的直径。结果与等离子体振子规则方程定性一致。有趣的是，间隔层厚度的进一步增加引起谐振波长的17 nm的红移，并且当间隔层的厚度增加到20 nm以上时，该偏移饱和。
2012-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene under direct compression: stress effects and interlayer coupling
在这项工作中，我们探讨了不同厚度的石墨烯样品的机械性能。为此，我们将高压蓝宝石砧室耦合到显微拉曼光谱仪。从G带频率随应力的演变，我们记录了衬底对石墨烯的机械响应的重要性。另一方面，作为应力处理的结果的无序的出现对石墨烯的高应力行为具有可忽略的影响。
2018-04-25 cond-mat.mtrl-sci
RF Transport Electromagnetic Properties of CVD Graphene from DC to 110 MHz
我们报告测量的射频（RF）传输的电磁性能的化学气相沉积（CVD）石墨烯在DC至110 MHz的频率范围内，在室温下。将Si/SiO2衬底上的石墨烯安装在屏蔽的四端子对（4 TP）适配器中，该适配器能够直接连接到校准的精密阻抗分析仪以进行测量。在40 Hz下，观察到DC四探针电阻和4 TP电阻的良好一致性，两者均产生R ~ 104 Ω。一般而言，发现表观石墨烯通道电磁特性受到衬底寄生电容和电阻的强烈影响，特别是对于高频f > 1 MHz。提出了一种现象学集总参数等效电路模型，该模型与石墨烯4 TP阻抗器件在所施加的传输交流电的频率范围的大约七十倍上的频率响应相匹配。基于该模型，首次示出了4 TP器件的本征石墨烯沟道电阻是频率无关的（即无耗散的），其中RG约为105 Ω或薄层电阻约为182 Ω / sq。发现器件的寄生衬底阻抗为RP ~ 2.2 Ω的并联RG与CP ~ 600 pF串联。这些结果表明，我们的新RF 4 TP方法与传统的DC四探针方法在测量单原子厚材料的本征薄层电阻方面具有良好的一致性，并且可能在RF电子学中开辟新的应用，基于石墨烯4 TP器件的AC量子霍尔效应计量和传感器在宽频率范围内工作。
2015-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of Multiple Dirac Cones in Graphene under Double-periodic and Quasiperiodic Potentials
研究了双周期和准周期超晶格势作用下石墨烯中新Dirac锥的产生。我们首先表明，双周期的潜力产生的狄拉克锥零星，丢番图方程，尽管事实上，双周期的潜力也是周期的，以前的研究预测连续出现的锥。零星的外观是由于石墨烯的色散关系仅在能量截止之前是线性的。然后，我们表明，准周期势产生新的狄拉克锥密集与它的密度依赖于能量。我们还将上述预言推广到具有不同线性色散截止能量的狄拉克电子的其它材料。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Signatures of Massless Gap Opening in Graphene
石墨烯中的能隙开放通常是以类狄拉克光谱的形式来讨论的，其中狄拉克点处的有限能隙的出现伴随着费米子的有限质量。在这封信中，我们提出了一个间隙的情况下，从石墨烯保留的载体的无质量字符。这种方法解释了最近在外延生长的石墨烯中进行的光谱测量，范围从光电发射到光透射。
2008-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low temperature high-frequency monolayer graphene conductivity as a manifestation of Zitterbewegung
我们认为狄拉克电子在单层石墨烯中的Zitterbewegung现象是E.自由空间中相对论性电子的薛定谔。因此，我们表明，单层石墨烯的狄拉克电子振荡，即产生电子位置的平均值附近的快速波动，具有相当高的频率，但远低于自由空间中的相对论电子。研究了单层石墨烯中由费米-狄拉克分布形成的电导率电子波包的Zitterbewegung与高频复电导率的关系。因此，我们发现单层石墨烯的电磁谐振特性可以通过一组等效振荡电路来模拟。这是有用的，以便赋予电磁过程的连续性，这对于将石墨烯结合到电子系统中特别重要。
2020-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal Optical Response in Topological Phase Transitions in the Graphene Family
我们调查交错的二维材料的石墨烯家族，包括硅烯，锗烯，锡烯的电磁响应，因为它们是通过各种拓扑相变使用外部场驱动。利用Kubo形式，我们计算了它们的光电导率张量，考虑到电磁激发的频率和波矢，并研究了它在材料的全电子相图上的行为。我们还考虑了石墨烯家族中的等离子体激元激发，发现光学响应中的非局域性会影响各个相的等离子体激元色散谱。电导率分量的表达式对于整个石墨烯家族都是有效的，并且可以容易地被其他人使用。
2017-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum field theoretical framework for the electromagnetic response of graphene and dispersion relations with implications to the Casimir effect
本文基于量子场论极化张量研究石墨烯的非局域电磁响应，证明纵横向介电常数满足Kramers-Kronig色散关系并给出横向双重极点附加项，进而为解决Lifshitz理论与实验冲突提供石墨烯方案。
2023-05-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Light scattering by a medium with a spatially modulated optical conductivity: the case of graphene
我们描述了来自具有调制的光学电导率的石墨烯片的光散射。我们表明，这样的调制，使表面等离子体激元激发的电磁波在正常入射冲击。所得到的表面等离子体激元-极化激元是石墨烯片对电磁辐射吸收的显著增加的原因。调制的起源可以是由于一个周期性的应变场或吸附原子（或吸收的分子）与调制的吸附配置文件。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Electromagnetic modes from Stoner enhancement
具有大量自旋涨落的系统，可以通过斯通纳（自旋翻转）激发的梯形图来内部修饰极化函数。这个过程可以大大改变电磁响应。作为一个案例研究，我们提供了详细的分析，掺杂和未掺杂的石墨烯的非局部光学电导率的校正。虽然Stoner激发的梯形图的重新确定不影响掺杂石墨烯中的TE模式，但它允许未掺杂石墨烯中的新的无阻尼TM模式。这是唯一的效果产生的梯形图的修正，并占主导地位的斯通纳激发沿阶梯梯级关闭自旋翻转相互作用的源消失。这可以被认为是自旋涨落的直接探测。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Raise and collapse of strain-induced pseudo-Landau levels in graphene
晶格变形耦合到石墨烯的低能电子激发，作为类似于电磁势\cite{SA02b,VKG10}的矢量场。在石墨烯\cite{GKG10,GGKN10}的光谱中，某些应变配置能够诱导伪朗道能级的建议，以及随后对这些\cite{LBetal10}的实验观察，一直是一个已经迷人的领域中最令人兴奋的事件之一。它开辟了一个新的研究领域“应变电子学”与新的应用，并有很大的影响，新的狄拉克材料的物理在二维和三维\cite{Amorim16}。然而，用扫描隧道显微镜对伪朗道能级的实验观察仍存在一些不确定性。相似的应变模式显示出不同的图像，有时难以解释。在这项工作中，我们应变的伪与真实的电磁场的类比，以及石墨烯具有相对论行为的事实，并表明，对于某些应变配置，变形势的行为就像一个平行的电场，能够通过一个机制，在\cite{LSB07,PC07}中描述的真实的电磁场不稳定的朗道能级结构。其基础物理学是麦克斯韦电动力学和狭义相对论的结合，这意味着不同的参考系观察到不同的电磁场\cite{LSB07}。如果电场有一个外部的起源，这个机制同样适用，这为石墨烯中巨大的伪磁场的电子控制打开了大门。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Two-Dimensional Graphene: Theoretical Study of Multi-photon Non-linear Absorption Coefficient of a Strong Electromagnetic Wave by Using Quantum Kinetic Equation
本文基于量子动力学方程理论研究二维石墨烯中强电磁波的多光子非线性吸收，发现垂直磁场下出现符合磁声子共振的吸收峰且多光子吸收强于单光子，其半高全宽对磁场的依赖与实验吻合，可为未来实验提供预测。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gauge field for edge state in graphene
考虑石墨烯的连续模型，我们解析地研究了边缘态的特殊规范场。规范场解释了边缘态的性质，如只存在于锯齿形边缘，在$k$ -空间中的部分出现，以及费米能量周围的能量位置。利用规范场证明了边缘态对表面重构的鲁棒性，并且打破粒子-空穴对称性的次近邻相互作用稳定了边缘态。
2006-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-Dimensional Potential Model for Image States on Free-Standing Graphene
在非局域介电理论的框架下，计算了超薄极化层附近电子的静态非局域自能，并将其应用于研究自支撑石墨烯附近的像态。通过数值求解一维薛定谔方程，得到了相应的本征值和本征函数序列。我们比较与Rydgberg的一系列完美的金属和测量的实验值上生长在Ir和Ru表面上的石墨烯层。对于独立的薄膜，与经典系列之间的结合能的状态的外观进行了讨论。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical absorption and conductivity in quasi-two-dimensional crystals from first principles: Application to graphene
本文给出了适用于旋光性和极化激元模研究的准二维（Q2 D）晶体电磁响应的理论公式。通过在随机相位近似（RPA）中求解Dyson方程计算的电流-电流响应张量$Π_{μν}$来描述对外部电磁场的响应，其中电流-电流相互作用由光子传播子$D_{μν}$介导。不可约电流-电流响应张量$Π^0_{μν}$由{ \em ab initio} Kohn-Sham（KS）轨道计算。$Π^0_{μν}$的准确度在长波长极限下进行测试，在该波长极限下，$Π^0_{μν}$可提供正确的Drude介电函数和电导率。该理论被应用到原始和掺杂的单层石墨烯的光吸收和电导率的计算，并成功地与以前的计算和测量进行比较。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modification of Graphene Properties due to Electron-Beam Irradiation
作者报告了由低能量和中等能量电子束照射（5和20 keV）引起的单层和双层石墨烯晶格的变化的显微拉曼研究。结果发现，辐射曝光导致在1345 1/cm附近的强无序D带的出现，指示对晶格的损伤。随着辐射剂量的增加，D和G峰的演化遵循非晶化轨迹，这表明石墨烯转变为纳米晶，然后转变为非晶形式。这些结果对石墨烯的表征和器件的制造具有重要的意义，这依赖于电子显微镜和聚焦离子束处理。
2008-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Surface-Response of Metals Revealed by Acoustic Graphene Plasmons
材料的电磁响应的定量理解是必不可少的最大的，通用的，可控的光-物质相互作用的精确工程。特别是材料表面是增强电磁相互作用和定制化学过程的重要平台。然而，在深纳米尺度下，电子系统的电磁响应受到材料界面处的量子表面响应的显著影响，这对于使用标准光学技术进行探测是具有挑战性的。在这里，我们展示了如何在石墨烯-电介质-金属结构中的超受限声学石墨烯等离子体（AGPs）可以用来探测附近金属的量子表面响应函数，这里通过所谓的Feibelman $d$参数进行编码。基于我们的理论形式，我们介绍了一个具体的建议，实验推断的金属的低频量子响应的量子位移的AGP的色散，并证明了高场限制的AGP可以解决本征量子力学电子长度尺度与亚纳米分辨率。我们的研究结果揭示了一个很有前途的计划，探测金属的量子响应，并进一步建议利用AGPs作为等离子体标尺与ngström尺度的准确性。
2021-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interaction of Flexural Phonons with Electrons in Graphene: A Generalized Dirac Equation in Corrugated Surfaces
为了描述载流子在波纹状石墨烯中的运动，导出了广义狄拉克方程，由于弯曲声子的存在，这是温度高于10°K的情况。这种相互作用是通过考虑诱导度规来考虑的，其精神与广义相对论描述费米子粒子在弯曲时空中运动的方法相同。由此产生的方程允许以自然的方式包括其他声子分支以及外部电磁场的存在。它还预测了非线性效应，这是不存在于通常的矢量势近似中使用的大多数出版物的主题，以及使用纯正弦应变场控制电子电导率的可能性。非线性项在高温下是重要的，并且还可以导致有趣的效应，例如弯曲声子和外部电磁场之间的共振。
2011-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci gr-qc
