小”氣泡可以解決“大”問題——直徑約1到50微米的微小氣泡有著非常廣泛的應用：微泡可以用于輸送藥物、膜清洗、生物膜控制和水處理等，在微流體混合、噴墨打印、邏輯電路等微系統設備以及光子學光刻和光學諧振器等設備中也發揮著重要作用，同時對生物醫學成像和DNA捕獲和操縱等領域也有著不容忽視的貢獻。
鑒于微泡的一系列廣泛應用，科學家們發明了一系列制備微泡的方法，包括將空氣壓縮溶于液體中，使用超聲波在水中制備氣泡，以及使用激光照射浸在液體中的基質等。但這些方法產生的氣泡的分布不可控，且不穩定。
斯威本科技大學轉化原子材料中心創辦負責人Baohua Jia教授說：“在那些要求高精度的氣泡位置和大小、高穩定性的實驗中（比如在光學成像和光陷捕獲等光子學應用中），以高位置精度制造出大小、曲度可控且穩定的氣泡，是非常必要的?！?Jia教授還解釋道，目前非常需要一種可與當前處理技術兼容的技術制造出可控、穩定的微泡，以將氣泡集成到生物或光子平臺應用中去。
石墨烯“氣球”
斯威本科技大學的Jia教授及其同事近期與新加坡國立大學、羅格斯大學、墨爾本大學、蒙納士大學的研究者們合作，發明了一種使用激光照射在玻璃表面上產生可精準操控的石墨烯微泡的方法。該結果發表在Advanced Photonics上。
圖1 原位光學顯微圖像，展示了微泡產生和消除的過程
該小組使用的是氧化石墨烯材料，由涂有氧官能團的石墨烯薄膜組成。由于氣體無法穿透氧化石墨烯材料，因此研究人員使用激光局部照射氧化石墨烯薄膜產生氣體，并將其封裝在薄膜內，形成類似氣球的微氣泡。斯威本大學**研究員、論文**作者Han Lin解釋說：“以這種方式產生的微泡，位置可以由激光很好地控制，而且可以隨意產生和消除。同時，可通過激光輻射面積和輻射功率來控制氣體的數量，可以達到較高的精度?！彼a生的高質量氣泡可用于對精度要求較高的光電、微機械設備中。
研究人員發現，由于氧化石墨烯薄膜具有高度均勻性，產生的微氣泡具有的球面曲率，可以用作凹面反射透鏡。研究人員在文中使用了凹面反射透鏡進行了聚焦光線測試，論文中的結果顯示，透鏡所呈現的焦點形狀非常，甚至可以用作顯微鏡成像的光源。
Lin解釋說，反射透鏡也能夠將不同波長的光聚焦在同一個焦點上，而不會出現色差。團隊演示了微泡對超寬波段白光的聚焦，光源覆蓋可見光到近紅外范圍，結果顯示微泡具有同樣的高性能。此項結果將在小型顯微鏡和光譜學中起到重要作用。
Jia教授表示，該研究“為隨心所欲制備高度可控的微泡提供了一條新途徑，未來有望將石墨烯微泡作為動態、高精度的高精度納米光子組件，集成到微系統設備中，將在高分辨率光譜和醫學成像方面發揮出巨大的應用潛力?！?/span>
文章題為“Near perfect microlenses based on graphene microbubbles”。
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