- 世界瞩目的梦幻新材料石墨烯
- 石墨烯的定义
- 将用为铅笔芯的石墨以2.2纳米厚度摘除的蜂窝状新材料
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石墨烯(graphene)是碳的同素体之一,碳原子聚集形成二维平面。 各碳原子形成六边形的格子,在六边形的顶点处各有碳原子。 这种形状被称为蜂窝结构(honeycomb stracture)或蜂窝格(honeycomb lattice)。 由1个原子的厚度构成的薄膜,厚度为0.2 nm(1纳米等于10亿分之1米),即100亿分之2米,非常薄,同时物理及化学稳定性也很高。
碳的其他同素体有石墨,碳纳米管,富勒林,钻石等。 石墨烯具有一层原子的厚度,因此虽然是相同的结合结构,但与多层构成的石墨有着明显不同的特点。
石墨烯之所以受到关注,是因为其出色的特性。 石墨烯拥有200,000 cm2/V·s的极高的本身(intrinsic)电子移动度, ~5000 W/m•K的高热传导度, ~1.0 TPa的零系数,理论上的非标面积也很大。 另外,由于由一层构成,对可见光的吸收量非常低,对550纳米波长的光透射率为97.7%。
它比铜具有100倍以上的通电力,比主要用于半导体的单晶硅能够快速移动电子100倍以上。 强度比钢铁强200多倍,比最具有热传导性的钻石高2倍以上,而且弹性强,即使增加或弯曲也不会失去电性性质。 由于这种特性,对石墨烯的评价超越了作为新一代新材料而备受瞩目的碳纳米管,被称为"梦想的纳米物质"。
石墨烯的存在由来已久,科学家们数十年来一直在研究石墨烯。1962 年,科学家应用铅笔芯或石墨制成极少量的石墨烯,通过电子显微镜首次观测,但未能进行进一步的研究。
之后在2004年,曼彻斯特大学的安德雷加姆和诺沃塞洛夫教授利用胶带剥离,使石墨烯重新获得关注。
2005年9月,哥伦比亚大学的金菲利普教授与安德烈加姆教授同时发表了石墨烯的量子霍尔效应(Quantum Hall Effect),2007年,两个团体一起发行了关于室温下石墨烯的量子霍尔效果的研究论文。 2010年,加姆教授和诺沃塞洛夫教授因发现二维物质石墨烯的划时代功劳，而获得了诺贝尔物理学奖。
