石墨烯及其各种衍生物，例如氧化石墨烯，已成为广泛应用的材料。许多人往往关注石墨烯的机械和电学特性，而其光学特性却往往被忽视。纯石墨烯和氧化石墨烯的光学特性之间存在特定差异，并且两者都具有有益的光学特性。这意味着它们可以用于不同的光学应用。本文将探讨氧化石墨烯在光学应用中的应用方式和原因。

人们很少关注“石墨烯”的光学特性，更不用说氧化石墨烯了。单层石墨烯已知具有光学透明性，因此可用于多种光电器件、传感器和其他光学技术，但氧化石墨烯又如何呢？

氧化石墨烯是石墨烯的一种，其基面和边缘均被氧基团官能化——基面含有羟基，边缘含有羧酸基团。氧化石墨烯也可以进一步还原，形成还原氧化石墨烯，即基面羟基被去除，边缘羧酸基团转化为羟基。

氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的所有特性都取决于石墨烯的厚度，而石墨烯的厚度又取决于层数。

氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的光学透射率都可以通过改变材料厚度来调整。氧化石墨烯的光吸收率为225-275nm，而还原氧化石墨烯材料的吸收率通常在270nm左右。

氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的光吸收值取决于石墨烯片中的π电子及其由此发生的π-π跃迁。氧化石墨烯还可用于吸收电磁波谱中紫外 (UV) 和近红外 (NIR) 区域的波长。氧化石墨烯和还原氧化石墨烯的许多光学应用都集中在光电器件和柔性电子器件中。

透明导电薄膜（TCF）

虽然氧化石墨烯通常与未功能化的石墨烯相比表现出绝缘特性，但它可以导电。氧化石墨烯比未功能化的石墨烯更易溶解，并且由于其在低层数水平下的光学透明性，它可以与其他材料一起使用来制作透明导电薄膜 (TCF) 和透明导电电极。

在许多情况下，氧化石墨烯固有的柔韧性意味着这些薄膜具有可弯曲性。在许多TCF和透明电极应用中，氧化石墨烯被视为氧化铟锡（ITO）的替代品。

就具体应用而言，TCF和透明电极均可广泛应用于各种电子和光电子器件中。利用氧化石墨烯或还原氧化石墨烯制成的TCF和透明电极可用于光学传感器。

这些电极也用于传感器和其他柔性组件，其用途如下：

· 柔性和可穿戴电子产品

· 有机发光二极管 (OLED)

· 液晶设备（LCD）

· 染料敏化太阳能电池（DSSC）

· 片上电子器件

· 薄膜晶体管

· 场发射体

· 灵活的存储设备

过去 10 年的研究还产生了氧化石墨烯（分散在水性介质中）的液晶相，这意味着这可能是未来体现出商业可能性的另一个领域。

氧化石墨烯的生物应用

由于氧化石墨烯（取决于其调节方式）可以吸收电磁波谱中可见光、紫外线和近红外区域的波长以及固有的可调谐荧光，因此该材料已被试用作为对活体生物样本进行成像的一种方式，通常是在氧化石墨烯进一步功能化以具有更高的生物相容性时。

对于成像，氧化石墨烯的荧光猝灭能力已被利用作为荧光猝灭显微镜中的暗造影剂。

利用氧化石墨烯的光学生物传感器可用于识别各种染料敏化生物分子，包括单链DNA。此外，由于氧化石墨烯在近红外波段具有很强的吸光度，它已被用于体内光热疗法消融肿瘤。需要注意的是，氧化石墨烯的生物应用目前仍局限于学术实验室。