我们在实验和理论上研究了电离辐射对由聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）平板分隔的石墨烯片堆叠的影响。这种异质结构在太赫兹范围内的超强吸收能力，使其有望在空间中部署基于石墨烯的太赫兹辐射热测量仪中使用。氢/碳离子束用于模拟质子和次级离子在设备上的作用。我们显示，在以密度为1.5×1012 cm^-2的290 keV强烈离子束辐照后，石墨烯片仍完好无损。然而，由于由碳离子产生的最顶部的PMMA板的热损伤，可以基本上抑制石墨烯/PMMA多层的THz吸收能力。相比之下，质子由于在PMMA中的平均自由通过时间更长而没有这种负面影响。由于地球静止轨道上的粒子通量明显低于我们的实验所用的通量，因此我们得出结论，它不会对基于石墨烯/PMMA的太赫兹吸收器造成明显损害。我们的数值模拟表明，在地球静止轨道上，由于离子轰击而对石墨烯/PMMA多层膜造成的损害要低得多，足以影响石墨烯/PMMA多层膜（太赫兹辐射热测量仪的主要工作元件）的性能，该性能保持不变十多年
 

Figure 1. （a）SiO₂衬底顶部的石墨烯/聚合物夹层的示意图和离子轰击实验示意图。（b–d）样品的SEM图像：（b）原始和用（c）两个和（d）四个离子脉冲辐照之后的5个石墨烯/PMMA双层。（e）在用2个（红色）和4个（蓝色）脉冲照射之前（黑色）和之后的样品表面粗糙度。
 

Figure 2.包含多个石墨烯/PMMA双层：1（a）、3（b）和5（c）个的石墨烯/PMMA夹层的THz透射光谱。（d）透射率。
 

Figure 3. 通过SRIM软件包计算的PMMA中质子（黑色方块）和碳离子（蓝色方块）范围的相关性。
 

Figure 4. 对地静止轨道（GEO）（SRIM数值模拟）上，1 µm厚石墨烯/PMMA双层质子谱的空位分布
 
        相关研究成果于2021年由白俄罗斯国立大学核问题研究所Alesia Paddubskaya课题组，发表在Nanomaterials（https://doi.org/10.3390/nano11010170）上。原文：Outstanding Radiation Tolerance of Supported Graphene: Towards 2D Sensors for the Space Millimeter Radioastronomy。

转自《石墨烯杂志》公众号