(a) AFM image of GO sheets deposite

(a) AFM image of GO sheets deposited on SiO2/Si substrate showing single layers and folded double layers. (b) FQM image of the same area after spin-coating a fluorescein/PVP thin film, which perfectly match the AFM view in (a). The dye layer can be easily removed by brief washing with water or ethanol. (c) AFM image of the same area after dye removal shows that the underlying GO sheets were not disrupted or contaminated by the FQM process. (d) Line scans of a GO double layer before and after dye coating show no significant deviation in thickness, suggesting that FQM can be non-destructive. Compared to (e) the reflectance optical microscopy image, (b) FQM image can offer much improved contrast and layer resolution comparable to (a) AFM and (f) SEM images. All scale bars = 10 μm.
Figure options
Resolution and contrast of FQM
Being a light based technique, the lateral resolution of FQM is diffraction limited. However, it is well suited for observing micron-sized sheets, which happens to align well with the increasing demand for synthesizing larger GBS materials58. The contrast of FQM originates from emission quenching by GBS, which creates dark regions in the bright fluorescent layer upon excitation. The visibility contrast can be described as C = (IB– IG)/IB, where IB and IG are the optical intensities of the background and the GBS domains in a FQM image, respectively ( Fig. 6a). C is essentially a measure of percentage quenching. IB – IG is related to the depth of quenching extended into the dye layer, or the effective quenching distance. It can be defined as the maximal separation between GBS surface and the dye molecules, at which the rate of energy transfer becomes comparable to the natural fluorescence decay rate of the dye molecule (i.e., when the presence of GBS no longer quenches the dye emission) 55. If the dye layer thickness is thinner than the quenching distance, the emission from the entire dye layer above the GBS could be quenched (IG≈0 and C≈1). Indeed, with a fluorescein/PVP layers thinner than 5 nm, nearly full contrast (C=0.98) was observed in the FQM image of GO sheets ( Fig. 6a). When a 20 nm thick, non-fluorescent polystyrene (PS) layer is inserted between GO sheets and the dye coating as a nano-spacer, the contrast of GO decreases ( Fig. 6b). No fluorescence quenching can be observed with a 200 nm thick spacer ( Fig. 6c). Recent theoretical studies show that graphene is an excellent long-range fluorescence quencher with an effective quenching distance extends up to 30 nm. Our experiments clearly demonstrate that even GO has the long-range quenching capability. Fig. 6b and 6c suggest that the effective quenching distance for GO, which is a weaker quencher, should also be on the order of tens of nanometers. The long-range quenching effect will make the GBS appear slightly larger by tens of nanometers in FQM images, but this is negligible compare to the intrinsic resolution limit of optical microscopy – the wavelength of visible light. Therefore, the lateral resolution of FQM will not be compromised

Kết quả (Việt) 1:

(a) AFM hình ảnh đi tờ lắng đọng trên bề mặt SiO2/Si Hiển thị duy nhất lớp và gấp đôi lớp. (b) FQM hình ảnh của cùng một khu vực sau khi quay-sơn một fluorescein/PVP mỏng phim, mà hoàn toàn phù hợp với quan điểm AFM tại (a). Lớp thuốc nhuộm có thể được gỡ bỏ một cách dễ dàng bằng cách rửa ngắn với nước hoặc cồn. (c) AFM các hình ảnh của cùng một khu vực sau khi loại bỏ thuốc nhuộm cho thấy rằng tờ đi cơ bản đã không bị gián đoạn hoặc bị ô nhiễm bởi quá trình FQM. (d) dòng quét một lớp kép đi trước và sau khi nhuộm sơn Hiển thị không có độ lệch đáng kể ở độ dày, gợi ý rằng FQM có thể được không phá hoại. So với (e) phản xạ kính hiển vi quang học hình ảnh, hình ảnh (b) FQM có thể cung cấp nhiều cải tiến tương phản và độ phân giải lớp tương đương với AFM (a) và (f) hình ảnh SEM. Tất cả quy mô thanh = 10 μm.Tùy chọn con sốĐộ phân giải và độ tương phản của FQMBeing a light based technique, the lateral resolution of FQM is diffraction limited. However, it is well suited for observing micron-sized sheets, which happens to align well with the increasing demand for synthesizing larger GBS materials58. The contrast of FQM originates from emission quenching by GBS, which creates dark regions in the bright fluorescent layer upon excitation. The visibility contrast can be described as C = (IB– IG)/IB, where IB and IG are the optical intensities of the background and the GBS domains in a FQM image, respectively ( Fig. 6a). C is essentially a measure of percentage quenching. IB – IG is related to the depth of quenching extended into the dye layer, or the effective quenching distance. It can be defined as the maximal separation between GBS surface and the dye molecules, at which the rate of energy transfer becomes comparable to the natural fluorescence decay rate of the dye molecule (i.e., when the presence of GBS no longer quenches the dye emission) 55. If the dye layer thickness is thinner than the quenching distance, the emission from the entire dye layer above the GBS could be quenched (IG≈0 and C≈1). Indeed, with a fluorescein/PVP layers thinner than 5 nm, nearly full contrast (C=0.98) was observed in the FQM image of GO sheets ( Fig. 6a). When a 20 nm thick, non-fluorescent polystyrene (PS) layer is inserted between GO sheets and the dye coating as a nano-spacer, the contrast of GO decreases ( Fig. 6b). No fluorescence quenching can be observed with a 200 nm thick spacer ( Fig. 6c). Recent theoretical studies show that graphene is an excellent long-range fluorescence quencher with an effective quenching distance extends up to 30 nm. Our experiments clearly demonstrate that even GO has the long-range quenching capability. Fig. 6b and 6c suggest that the effective quenching distance for GO, which is a weaker quencher, should also be on the order of tens of nanometers. The long-range quenching effect will make the GBS appear slightly larger by tens of nanometers in FQM images, but this is negligible compare to the intrinsic resolution limit of optical microscopy – the wavelength of visible light. Therefore, the lateral resolution of FQM will not be compromised

Kết quả (Việt) 2:

(a) hình ảnh AFM của tờ GO lắng đọng trên SiO2 / Si chất nền hiển thị đơn lớp và hai lớp gấp. (b) ảnh FQM của cùng một khu vực sau khi spin-phủ một fluorescein / PVP màng mỏng, hoàn toàn phù hợp với quan điểm AFM trong (a). Các lớp thuốc nhuộm có thể dễ dàng loại bỏ bằng cách rửa ngắn với nước hoặc ethanol. (c) AFM hình ảnh của cùng một khu vực sau khi bỏ thuốc nhuộm cho thấy các tấm GO cơ bản đã không bị gián đoạn hoặc bị ô nhiễm bởi các quá trình FQM. (d) quét Line của một GO double layer trước và sau khi sơn nhuộm cho thấy không có sai lệch đáng kể về độ dày, cho thấy rằng FQM có thể không phá hủy. So với (e) các hình ảnh hiển vi quang học phản xạ, (b) ảnh FQM có thể cung cấp độ tương phản được cải thiện nhiều và độ phân giải lớp so sánh với (a) AFM và (f) ảnh SEM. Tất cả các thanh quy mô = 10 mm.
Tùy chọn hình
độ phân giải và độ tương phản của FQM
Là một kỹ thuật ánh sáng dựa trên độ phân giải ngang của FQM là nhiễu xạ giới hạn. Tuy nhiên, nó rất thích hợp để quan sát tấm micron-cỡ, mà sẽ xảy ra để gắn kết tốt với các nhu cầu ngày càng tăng cho việc tổng hợp lớn hơn GBS materials58. Sự tương phản của FQM bắt nguồn từ khí thải dập tắt bởi GBS, mà tạo ra những vùng tối trong lớp huỳnh quang sáng khi kích thích. Sự tương phản khả năng hiển thị có thể được mô tả như là C = (IB- IG) / IB, nơi IB và IG là cường độ quang học của nền và các lĩnh vực GBS trong một hình ảnh FQM, tương ứng (Hình 6a.). C cơ bản là thước đo tỷ lệ dập tắt. IB - IG có liên quan đến độ sâu của sự dập tắt mở rộng vào các lớp thuốc nhuộm, hoặc khoảng cách dập tắt có hiệu quả. Nó có thể được định nghĩa là sự tách biệt tối đa giữa GBS bề mặt và các phân tử thuốc nhuộm, mà tại đó các mức độ chuyển giao năng lượng trở nên so sánh với tốc độ phân hủy huỳnh quang tự nhiên của phân tử thuốc nhuộm (tức là, khi có sự hiện diện của GBS không còn quenches phát thải nhuộm) 55. Nếu chiều dày lớp thuốc nhuộm là mỏng hơn so với khoảng cách dập tắt, sự phát xạ từ toàn bộ lớp thuốc nhuộm trên GBS có thể được dập tắt (IG≈0 và C≈1). Thật vậy, với một lớp fluorescein / PVP mỏng hơn 5 nm, gần như tương phản đầy đủ (C = 0,98) đã được quan sát thấy trong hình ảnh FQM tấm GO (Fig. 6a). Khi một dày 20 nm, polystyrene không huỳnh quang (PS) lớp được chèn vào giữa tờ GO và lớp phủ thuốc nhuộm như một nano-spacer, độ tương phản của GO giảm (Hình. 6b). Không dập tắt huỳnh quang có thể được quan sát với một 200 nm spacer dày (Fig. 6c). Nghiên cứu lý luận gần đây cho thấy rằng graphene là một huỳnh quang tầm xa tuyệt vời thức uống với một khoảng cách dập tắt có hiệu quả kéo dài lên đến 30 nm. Thí nghiệm của chúng tôi chứng minh rõ ràng rằng ngay cả GO có khả năng dập tắt tầm xa. Vả. 6b và 6c cho rằng khoảng cách dập tắt có hiệu quả cho GO, mà là một thức uống yếu hơn, cũng nên được vào thứ tự của hàng chục nanomet. Các tác dụng dập tắt tầm xa sẽ làm cho GBS xuất hiện lớn hơn một chút bởi hàng chục nanomet, trong hình ảnh FQM, nhưng điều này là không đáng kể so với mức giới hạn độ phân giải nội tại của kính hiển vi quang học - các bước sóng ánh sáng nhìn thấy được. Do đó, độ phân giải ngang của FQM sẽ không bị tổn hại