科学网-“光驱动石墨烯材料”之我见-洪建辉的博文

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“光驱动石墨烯材料”之我见

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2015-6-23 12:34

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标签：激光驱动

看了姬扬博主随便谈谈“光驱动石墨烯材料”这件事一文，觉得方向是对的，但是细节可能有误。

首先，用发射电子来驱动，直觉告诉我不大可能，因为推力高出1000倍来，这就应该值得怀疑，Nature Photonics 原文南开作者应该尽量找别的原因，才是科学的态度。Nature编辑从胳膊就想到了大腿，常出这种乌龙事件，不是第一次了。

其次，姬扬博主提出吸附脱附理论，应该是一大进步，因为推动力数量级上应该可以解释了。但是Nature Photonics 原文作者提到，石墨烯固体质量都是超过3 mg, 激光照射40次之后，质量误差+/-0.01 mg. 再说了吸附脱附都是可以在实验室测出来的，真空中残留什么气体可以这么快的吸附又脱附？氧气还是氮气？

我认为，可能有一个更简单的机制：气体热涨冷缩。真空管里不是绝对真空。石墨烯多孔固体中有气体。激光照射后，石墨烯多孔固体受热后表面温度快速上升，同时加热空隙中的气体，气体膨胀并从多孔介质中喷出。喷出的途径有短路径和长路径，长路径阻力大，短路径阻力小，流体选择最小阻力路径优先从热表面侧喷出，产生推动力差异（net force differential）。请读者注意，Nature Photonics 原文用的是石墨烯氧化物，表面类似炭黑的黑度，Emissivity/Absorptivity接近于1，吸收激光并加热固体表面的能力很强。

南开作者原文视屏中平移实验所用的真空管直径都和石墨烯固体的直径大致相同，使得石墨烯固体像活塞一般在真空管中移动。不知是南开作者有意设计，还是无意中观察到当真空管直径都和石墨烯固体的直径大致相同时，石墨烯固体移动距离最远？如果是气体热涨冷缩机制，活塞设计的确可以加大推动力。

雷奕安博主认为是静电效用。但是静电无法解释激光驱动旋转的现象。

我建议陈永胜教授设计一个石墨烯球动态电磁悬浮的实验，测出石墨烯球的自身电荷量随光照而变化。以色列教授Barziv是这方面的专家，可以借鉴他的实验，或请他合作。

另外，建议用红外相机（FLIR）观测真空管中由石墨烯固体活塞隔开的两个空腔中的温度差。温度差引起的压力差，可能和石墨烯固体移动关系很大。

光可能加热如下介质： 1）垂直真空管中石墨烯固体以下空腔中的气体；水平真空管中石墨烯固体和光源之间空腔中的气体； 2）石墨烯固体表面；3）垂直真空管底部的玻璃；水平真空管靠近光源一端的玻璃。

其实判别的基准比较简单：如果是电子发射，应该可以激光连续照射连续匀速直线运动；如果是“冷却吸气，加热喷气”，那么一定要间歇式激光照射，才能提供动力（旋转也算间歇式照射）。