《科學(xué)》發(fā)表綜述文章評述新材料石墨烯
2009-07-14 來源：新浪科技
關(guān)鍵詞：石墨烯 網(wǎng)狀原子
北京時間7月11日消息，據(jù)國外媒體10日報道，世界各地的科研實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)生成最新材料石墨烯(Graphene)，這是一種二維晶體，厚度只有一個原子的直徑，但是它比鉆石還硬，傳輸電流的速度比電腦芯片里的硅元素快100倍。這項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)讓物理學(xué)家、化學(xué)家和電子工程師興奮不已。
英國曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈·杰姆(Andre Geim)在6月19日發(fā)表的《科學(xué)》雜志上寫道：“它是目前已知的世界上最薄的材料，也是有史以來見過的最結(jié)實(shí)的材料！泵绹鴬W斯汀市(Austin)德州大學(xué)研究石墨烯的研究人員洛德·拉夫(Rod Ruoff)在電子郵件上寫道：“幾克這種材料就能覆蓋整個足球場。”一克大約相當(dāng)于三十分之一盎司。
石墨烯跟鉆石一樣，都是純碳。它由六邊形網(wǎng)狀原子構(gòu)成，通過電子顯微鏡觀察，它看起來很像蜂巢或者一塊細(xì)鐵絲網(wǎng)。雖然它很結(jié)實(shí)，但是柔韌性跟塑料包裝一樣好，可以隨意彎曲、折疊或者像卷軸一樣卷起來。鉛筆里的筆芯——石墨是由堆疊在一起的石墨烯制成的。雖然每層石墨烯都很堅韌，但是層與層之間的連接非常不牢固，因此當(dāng)你用鉛筆寫字時，紙上就會留下一道黑印。
石墨烯的潛在應(yīng)用方向包括觸摸屏、太陽能電池、能量儲存裝置、手機(jī)和高速電腦芯片。然而杰姆表示，要用這種材料取代電腦芯片里的基本電子材料硅，還需要很長時間。5年前他第一個發(fā)現(xiàn)如何制成石墨烯。麻省理工學(xué)院研究石墨烯的研究人員托馬斯·帕拉庫斯(Tomas Palacios)說：“在最近和這項(xiàng)研究的中期階段，石墨烯很難取代硅，成為電腦電子的主要材料。硅是一項(xiàng)價值數(shù)萬億美元的產(chǎn)業(yè)，完美的硅加工技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生40多年！
政府和大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室、美國國際商用機(jī)器公司等長期建立的公司，以及新成立的小企業(yè)都在努力解決制造石墨烯遇到的難題，希望最終把它轉(zhuǎn)變成有用產(chǎn)品。拉夫在奧斯汀市成立石墨烯能源(Graphene Energy)公司，該公司的主要意圖，是尋找儲存從太陽能電池獲得的可更新能源或者收集汽車剎車產(chǎn)生的能量的方法。五角大樓也對這種新型高科技材料非常感興趣。美國國防高級研究計劃署(DARPA)斥資2200萬美元，用于研究用石墨烯制造電腦芯片和晶體管的方法。
4月在匹茲堡舉行的美國物理學(xué)會年會上，石墨烯是科學(xué)家們談?wù)摰闹饕掝}。研究人員用23場討論分會探討有關(guān)這種材料的問題。2008年有大約1500篇與石墨烯有關(guān)的科學(xué)論文發(fā)表。直到去年科學(xué)家才找到唯一一種把石墨層粘貼在透明膠上，然后慢慢把一層石墨與膠帶分開，制造石墨烯的方法。他們把這稱作“透明膠帶技術(shù)(Scotch Tape technique)”。
然而，最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種生產(chǎn)石墨烯更加有效的方法，他們先把石墨放在銅、鎳或硅上，然后小心把它們分開。杰姆在《科學(xué)》雜志的報告里說：“最近兩三個月石墨烯制作技術(shù)的發(fā)展速度非常驚人。兩年前制作石墨烯還是一項(xiàng)令人望而卻步的巨大挑戰(zhàn)，但是現(xiàn)在這方面的困難突然減小了！崩蛘f：“我相信石墨烯有很多商用價值。我們將開始研發(fā)兩用裝置，這種裝置主要是用硅制成，但是重要部件是用石墨烯制成！
英國曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈·杰姆(Andre Geim)在6月19日發(fā)表的《科學(xué)》雜志上寫道：“它是目前已知的世界上最薄的材料，也是有史以來見過的最結(jié)實(shí)的材料！泵绹鴬W斯汀市(Austin)德州大學(xué)研究石墨烯的研究人員洛德·拉夫(Rod Ruoff)在電子郵件上寫道：“幾克這種材料就能覆蓋整個足球場。”一克大約相當(dāng)于三十分之一盎司。
石墨烯跟鉆石一樣，都是純碳。它由六邊形網(wǎng)狀原子構(gòu)成，通過電子顯微鏡觀察，它看起來很像蜂巢或者一塊細(xì)鐵絲網(wǎng)。雖然它很結(jié)實(shí)，但是柔韌性跟塑料包裝一樣好，可以隨意彎曲、折疊或者像卷軸一樣卷起來。鉛筆里的筆芯——石墨是由堆疊在一起的石墨烯制成的。雖然每層石墨烯都很堅韌，但是層與層之間的連接非常不牢固，因此當(dāng)你用鉛筆寫字時，紙上就會留下一道黑印。
石墨烯的潛在應(yīng)用方向包括觸摸屏、太陽能電池、能量儲存裝置、手機(jī)和高速電腦芯片。然而杰姆表示，要用這種材料取代電腦芯片里的基本電子材料硅，還需要很長時間。5年前他第一個發(fā)現(xiàn)如何制成石墨烯。麻省理工學(xué)院研究石墨烯的研究人員托馬斯·帕拉庫斯(Tomas Palacios)說：“在最近和這項(xiàng)研究的中期階段，石墨烯很難取代硅，成為電腦電子的主要材料。硅是一項(xiàng)價值數(shù)萬億美元的產(chǎn)業(yè)，完美的硅加工技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生40多年！
政府和大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室、美國國際商用機(jī)器公司等長期建立的公司，以及新成立的小企業(yè)都在努力解決制造石墨烯遇到的難題，希望最終把它轉(zhuǎn)變成有用產(chǎn)品。拉夫在奧斯汀市成立石墨烯能源(Graphene Energy)公司，該公司的主要意圖，是尋找儲存從太陽能電池獲得的可更新能源或者收集汽車剎車產(chǎn)生的能量的方法。五角大樓也對這種新型高科技材料非常感興趣。美國國防高級研究計劃署(DARPA)斥資2200萬美元，用于研究用石墨烯制造電腦芯片和晶體管的方法。
4月在匹茲堡舉行的美國物理學(xué)會年會上，石墨烯是科學(xué)家們談?wù)摰闹饕掝}。研究人員用23場討論分會探討有關(guān)這種材料的問題。2008年有大約1500篇與石墨烯有關(guān)的科學(xué)論文發(fā)表。直到去年科學(xué)家才找到唯一一種把石墨層粘貼在透明膠上，然后慢慢把一層石墨與膠帶分開，制造石墨烯的方法。他們把這稱作“透明膠帶技術(shù)(Scotch Tape technique)”。
然而，最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種生產(chǎn)石墨烯更加有效的方法，他們先把石墨放在銅、鎳或硅上，然后小心把它們分開。杰姆在《科學(xué)》雜志的報告里說：“最近兩三個月石墨烯制作技術(shù)的發(fā)展速度非常驚人。兩年前制作石墨烯還是一項(xiàng)令人望而卻步的巨大挑戰(zhàn)，但是現(xiàn)在這方面的困難突然減小了！崩蛘f：“我相信石墨烯有很多商用價值。我們將開始研發(fā)兩用裝置，這種裝置主要是用硅制成，但是重要部件是用石墨烯制成！
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