科学再次进步！石墨烯很神奇也很邪恶
日 09:40&&&出处：&& 作者:王振环&& 编辑:王振环 分享
　　对于许多石墨烯的追随者来说，石墨烯是一种可以改变世界的神奇物质。但它同时是否也会对地球造成污染呢?
　　这也正是加利福尼亚大学的研究人员最近正在研究的课题――如果将石墨烯释放到环境中，对环境会造何种影响?
　　他们发现：石墨烯氧化物纳米颗粒能通过地表水迅速传播。这意味着，如果这种物质不小心流入湖中或河中，就会对动物、植物、甚至人类造成潜在危害。
　　Jacob D. Lanphere，一位来自加利福利亚大学河滨伯恩斯工程学院的研究员说道：“现在的情形类似于30年前我们面对化学品和药物的时候，只是我们不知道当这些纳米材料进入土壤或水体时会造成什么影响，所以这次我们要高瞻远瞩，先利用手中的数据来探究能促进这种技术在未来实现可持续性应用与发展的途径。”
　　石墨烯氧化物纳米颗粒是由氧化石墨烯制得。这种氧化石墨烯是一种由单一碳原子组成的超薄材料。它具有良好的柔韧性，极高的机械强度和高导电性，这意味着它可以用于、太阳能电池板、等其他技术领域。
　　然而，在一篇发表在《环境工程科学》杂志上的文章――《石墨烯氧化物纳米颗粒在地下水和地表水中的运输及其稳定性》中，Lanphere发现,石墨烯竟成了一种严重的环境污染物。
　　当石墨烯被释放到地表水中时，硬度会增大，吸附的的有机材料也更少，很快就会变得不稳定，既不能发生沉淀，也不能随水的流动而被带走，但在地表水中，它保持着良好的稳定性，能够快速扩散。
　　如果石墨烯是一种无害的物质，那么这一切就不会有任何问题。
　　另外，去年也有一项研究发现，如果人类偶然摄入了石墨烯，石墨烯会切开人体细胞并破坏其内容物。
　　“这些石墨烯材料可能会在无意中被人体吸入，也可能作为新的生物医学技术的一部分被人为注射或植入人体中”Robert Hurt，一位来自布朗大学的工程学教授说道：“所以我们想了解它们在人体内是如何与细胞进行相互作用的。”
　　在这项研究之前，科学家们认为，石墨烯总是以最完美的方形单片形式呈现，然而Brown团队发现，锋利的、小块的石墨烯很容易被分解掉。如果这些物质碎片与人类细胞发生接触，它们可以切开人体细胞并被其吸收。
　　目前还不完全清楚接下来会发生什么，就像科学家们也不清楚长期接触石墨烯的后果。
　　虽然石墨烯目前已实现了小规模的应用，但是要使它成为一种日常材料，还有很长的路要走。在我们将其做成日常材料之前，最重要的还是要考虑它可能造成哪些危害。当然，我们也不能因此而忽略它所带来的巨大益处。它要实现广泛的应用还有待进一步探究。■
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石墨烯的发现历史
    石墨烯 -发现历史 300万片石墨烯堆叠在一起的厚度也不过1毫米20世纪初，X射线晶体学创立以来，科学家就已经开始接触石墨烯了。 1918年，V.Kohlschütter和P.Haenni详细地描述了石墨氧化物纸的性质（graphiteoxidepaper）。 1948年，G.Ruess和F.Vogt发表了最早用穿透式电子显微镜拍摄的少层石墨烯图像。 最初，科学家试着使用化学剥离法（chemicalexfoliationmethod）来制造石墨烯。他们将大原子或大分子嵌入石墨，得到石墨层间化合物。在其三维结构中，每一层石墨可以被视为单层石墨烯。经过化学反应处理，除去嵌入的大原子或大分子后，会得到一堆石墨烯烂泥。由于难以分析与控制这堆烂泥的物理性质，科学家并没有继续这方面研究。 2004年，曼彻斯特大学和俄国切尔诺戈洛夫卡微电子理工学院的两组物理团队共同合作，首先分离出单独石墨烯平面。海姆和团队成员偶然地发现了一种简单易行的制备石墨烯的新方法。他们将石墨片放置在塑料胶带中，折叠胶带粘住石墨薄片的两侧，撕开胶带，薄片也随之一分为二。不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片，而其中部分样品仅由一层碳原子构成――他们制得了石墨烯。 2004年，康斯坦丁-诺沃肖罗夫教授和安德鲁-盖姆教授首次分离出石墨烯。他们利用胶带剥离石墨上的薄层，而后将其放在硅片上并借助显微镜进行观察以进行确认。 2005年，曼彻斯特大学团队与哥伦比亚大学的研究者证实石墨烯的准粒子（quasiparticle）是无质量迪拉克费米子（Diracfermion）。类似这样的发现引起一股研究石墨烯的热潮。
Copyright by ；All rights reserved.　　一个新材料的诞生，也许是因为偶然，也许是因为坚持，但都少不了灵感火花的闪现。而每一个新材料的诞生，都随时可能引发一个产业的变革。在感叹于新材料的神奇应用之时，不妨来探索一下它们的发现之旅。　　石墨烯　　石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和克斯特亚·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov&)，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。&　　Geim是这样描述石墨烯的发现的：当时，实验室里刚来了一位来自中国的博士生。Geim买了一块高定向裂解石墨(HOPG),请这位博士生制成薄膜，要求尽可能地薄。三周后他成功了，他拿给Geim一个培养皿，在培养皿底部有一些石墨的小斑点。用显微镜观察，这些石墨碎片仍然有10微米厚，大概 1000层左右。Geim问他能否再研磨得薄一点？这位博士生说他需要另一快HOPG。而一块HOPG的售价当时约300美元。Geim说：“你不必磨掉整块砖头才指望获得一粒沙子吧”。不料他同样有礼貌地回答道：“如果你这么聪明，你自己试试。”这就是一个转折点，面对学生的叫板，Geim自己来试，决定用透明胶带。　　后面的故事大家可能都知道了，先在胶带上粘一小块石墨、折叠，然后再撕开胶带，薄片也随之一分为二。屡次重复这一过程，即可将石墨减薄，他们很快获得了更薄的石墨，一周后用这些石墨片制成了具有栅控特性的电子器件，类似晶体管，其实当时所用的石墨片并非单原子层(石墨烯)的，10层左右， 但Geim唯恐有人也在探索同样的工作，于是等不及拿到单层石墨烯就匆匆往前做的。　　假如我们这位中国博士生按Geim的要求获得石墨烯薄片，那么获诺贝尔奖可能这位博士生也有份的。遗憾吗？这就是科学研究，机会、偶然与必然是相伴的。不同的性格会决定研究者的工作风格，同样会决定各自的命运。　　富勒烯　　富勒烯的发现是一个曲折且偶然的过程。1970 年，日本科学家大泽映二在与儿子踢足球时受到启发，首先在论文中提出了C60分子的设想。但遗憾的是，由于文字障碍，他的两篇用日文发表的文章并没有引起人们的普遍重视，而大泽映二本人也没有继续对这种分子进行研究。　　1983 年，美国天体物理学家唐纳德.哈夫曼(Donald Huffman)和德国物理学家沃尔夫冈.克拉奇默(Wolfgang Kr?tschmer)合作，在对不同形式的碳烟进行光谱分析时发现了C60&和C70&的特征峰，但他们却没有意识到这两种物质的存在。1984 年，罗尔芬（E.A.Rohlfing）等为了解释星际尘埃的组成，在实验中再次发现了C60和C70的线索，由于对实验结果缺乏理论分析和创新意识，他们也与富勒烯家族的发现失之交臂。　　同年，美国化学家斯莫利（R.E.Smalley）发明了一台仪器用于半导体和金属原子簇研究。长期从事星际尘埃研究的英国物理学家哈里.克鲁托（H.Kroto）经克尔（F.Curl）介绍，参观了斯莫利的实验室并受到启发，建议使用这台新仪器研究富碳星际尘埃。研究过程中，C60&和C70的特征峰再次出现并终于引起了研究者的关注。　　C60&和C70是由固定碳原子数构成的尺寸有限的分子，与金刚石和石墨具有的三维巨型分子结构完全不同，弄清这种新的稳定碳结构，在当时是一个巨大的挑战。经过反复思考，克鲁托等人从美国著名建筑师富勒（R.B.Fuller）设计的加拿大蒙特利尔万国博览会美国馆中获得了灵感，后者是一个球形多面体结构的大型建筑物。克鲁托与克尔、斯莫利一起，很快用硬纸板拼出了C60立体模型,它与现代足球的拼皮花样非常相似。于是克鲁托等将C60&称为“足球烯”，俗称“巴基球”。　　又由于C60分子的稳定性正好可用富勒发明的短程线圆顶结构加以解释，故又命名为“富勒烯”。富勒烯的发现，宣告了除金刚石和石墨以外，第三种碳的同素异形体的存在，震撼了整个科学界，克鲁托、克尔与斯莫利三人也因此获得了1996年度诺贝尔化学奖。来源：铁码头材料资讯、DT高分子在线（本文系转载，并不代表本联盟观点，如涉及版权等问题，请联系我们以便处理）点击下方阅读原文了解“中国国际先进碳材料应用博览会”详情！大会官网：www.grapchina.org咨询电话：400 110 3655石墨烯联盟(CGIA2013)　
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尽管石墨烯赚足了注意力，但真正奇妙的却是这些
用胶带粘出石墨烯诺贝尔奖，咱们已经错过。现在才投资石墨烯产业或者股票，恐怕也为时太晚。不过，真正奇妙的，是石墨烯身后庞大的二维材料家族，还可以让人无限期待，无论你是学者，工程师，还是投资家。（图片来自drexel，Britt Faulstick拍摄）你是电！你是光！你是唯一的神话！石墨烯自打被发现就迅速封神。这小薄片的材料性能几近完美，简直是为拯救地球而生。从到水净化器，从电子晶体管到传感器，一切的问题，大家都想从石墨烯身上找到答案。习主席访问英国，更是让石墨烯家喻户晓，从科学到投资，从技术到产业，大伙都一窝蜂地涌向石墨烯寻找机会。用胶带粘出石墨烯诺贝尔奖，咱们已经错过。现在才投资石墨烯产业或者股票，恐怕也为时太晚。不过，真正奇妙的，是石墨烯身后庞大的二维材料家族，还可以让人无限期待，无论你是学者，工程师，还是投资家。今天就让我们走近石墨烯那些身怀绝技，钱途无限的表兄弟，看看他们如何携手翻云覆雨，发动一场材料科学的全新革命。2004年，英国曼彻斯特大学的Andre Geim和Konstantin Novoselov第一次用苏格兰胶带从石墨上分离出单原子层的碳薄片：石墨烯。这小薄片拥有与石墨非常不同的性质：只有一个原子层的厚度，几近透明，却异常柔韧，比钢的强度高，比铜的导电性好，热导率也极高。石墨烯爆表的性能让全球材料学家都为之痴迷，二位科学家也因这一发现荣获2010年诺贝尔物理学奖。到2014年底，Web of Science里已经堆了91000篇和石墨烯相关的文章。其实石墨烯只是二维材料家族中的一员，它的卓越性能很大程度上是由其二维材料的结构决定的。而它的那些表兄弟，当年与诺奖也不过隔了一条胶带。二维材料是什么？二维材料的电子被禁锢在二维的空间里，但并不一定都都像石墨烯，是单原子层的结构。它也可以有几个原子层的厚度，层内原子都以共价键牢牢相互结合在一起，层与层之间通过很弱的范德华力连接，各层之间还是独立的。电子只在层内运动，不会在层间流窜。二维材料会与固态材料呈现出非常不同的性质：电子被限制在一个平面内，运动起来就会特别快 (想想沙狐球)，高电子迁移率就是这么来的。而原子数量级的厚度则使得二维材料具有极佳的柔韧性和透光度。都薄得都只剩巨大的表面和几个原子厚的侧边，比表面积自然也非常大。这些二维材料独特的电子，物理，化学和光学性质，使其在众多领域都有巨大的发展潜力。二维材料的崛起你的笔记本电脑越来越轻薄，运算速度却越来越快，这是因为计算机的发展遵守摩尔定律。硅晶体管单位数量每18个月增加一倍，尺寸成比例减小。2025年，硅晶体管的尺寸将达到它的物理极限。用什么材料代替硅？这是个问题。石墨烯一度被视为代替半导体硅的头号种子选手，然而作为电子材料，它有个先天不足：没有能隙。半导体在自然状态下不导电，它只有被一定能量的光,热或者外加电场激发才会导电，所需的能量称为能隙。石墨烯没有能隙，谈啥代替硅？为了给石墨烯搞个人造能隙，科学家们也是操碎了心。2012年，Novoselov在Nature上总结了下大家的努力：“尽管可以通过形成石墨烯纳米带，单电子晶体管，或双层控制和纳米修饰等方法为石墨烯增大能隙，但能隙宽度始终小于360meV，远未达到所需的开关比，且会造成载流子迁移率的大幅度衰减。”总之，给石墨烯加能隙这事不靠谱。瑞士洛桑理工大学的Andras Kis从2008年就开始钻研一类挺不起眼的二维材料：过渡金属硫化物族 (TMDC)。请不要被这魔性的名字吓到，其实它的结构很简单。参见下面的元素周期表，二维TMDC包含一个过渡金属原子 (绿色) 和两个硫族原子 (桔红)。它是三层原子结构，很像三明治，两层硫族原子中间夹着一层过渡金属原子。总共有超过40种TMDC，其中有一些是半导体，比如后来大名鼎鼎的MoS2。其实早在2005年，Geim和Novoselov 两位大牛就已经分离出二维的MoS2，但当时大家都觉得它资质平庸，没有深究。直到2010年，Kis在Nature Nanotechnology上宣布成功制造出首批基于单层MoS2材料的晶体管 (MOSFET)，并预测其有望发展成为比传统硅晶体管更节能的小尺寸低电压柔性电子器件。这一突破性进展终于让大家真正开始关注石墨烯以外的二维材料，特别是TMDC。TMDC相关的文章在2008年全年只有零星几篇，现在每天平均发6篇，大家可以感受下这高涨的研究热情。经过几年的发展，目前已有发现的二维材料，除了石墨烯和TMDC，还有六方氮化硼 (h-BN)，金属有机骨架化合物 (MOFs)，共价有机骨架化合物 (COFs)、过渡金属碳化物/碳氮化物 (MXenes)，层状双氢氧化物 (LDHs)，氧化物 (Oxides)，金属 (Metals)，黑磷 (BP)等等。但这仅仅是冰山一角，物理学家们预测总共应该存在约500种二维材料。二维材料怎么造？苏格兰胶条虽好，粘下来的终究是碎片。要想要让二维材料真正进入应用领域，寻找靠谱的生产方法至关重要。今天这里就盘点几种主流的制造方法：机械剥离 (苏格兰胶带)：先把胶带粘到原材料表面，再撕下来贴到衬底上，最后从衬底上撕下来。理想状况是衬底上能留下一些二维材料薄片。这样制备出来的材料完美保留了原有的晶格结构，用来搞基础研究很合适。不过靠撕胶条量产显然不靠谱，产量低不说，材料的大小厚度尺寸形状全都随机。液态剥离：把材料放在有机溶液里超声振荡。这种振荡可以切断材料层间微弱的范德华力，但无法破坏层内原子间的共价键，从而剥离出二维材料。选择合适的有机溶液非常重要，材料和溶液的表面张力匹配得好，剥起来才又快又节能。用有机溶液有个好处，能避免剥离下来的二维薄片再重新聚集起来。制备出来的产物其实是二维材料的悬浮液。这个方法很高产，但真正的单层二维材料产出很低，材料的尺寸很小，还得处理有机溶液的污染。离子插层和剥离：其实是液态剥离法的升级版 。先将离子插入材料层间，削弱层间范德华力，再超声振荡分离出二维薄片。这个方法不但产量高，质量也有保证，单层二维材料的产出比例高达90%。主要问题是离子插层一般都是长时间高温反应，而且常用的嵌入物是有机金属化合物和锂箔，二者见到水和氧气就会爆炸。化学气相沉积 (CVD)：这是最常规的材料沉积方法，将衬底材料置于真空反应舱内，在高温下导入的反应前驱体气体在衬底表面分解或反应，沉积出二维材料。这种方法可以大面积合成高质量的二维材料，尺寸厚度均可控，但前驱体还是容易在材料中引入杂质。此外还需解决两个实际问题：1. 如何确保在任意衬底上都能沉积所需要的二维材料 2.如何降低反应温度以简化反应过程，提高效率。化学湿法：通过化学前驱体在溶液中发生化学反应来合成所需的二维材料，一般需要靠表面活性剂来控制材料的尺寸，形状和表面形貌。常见的的化学湿法合成包括模板合成，自组装和胶体合成等。这一类方法成本低，产出高。与其它方法相比，也更容易控制所得材料的尺寸和形状。但这类方法最大的问题是很难获得单层的二维材料，因为反应过程受到太多因素的影响，比如反应温度，时间，前驱体浓度等。&研究进展TMDC如何以较低成本大规模生产均一，无缺陷的二维材料，一直是重要课题。2015年，美国康奈尔大学的Jiwoong Park 在Nature上宣布他们已成功在大尺寸硅片 (直径10cm) 上用化学气相沉积法生长出单层的MoS2和WS2薄膜。如此大面积的材料依旧保持了小尺寸样品的优越电子性能。而用这些材料制作的数百个晶体管，99%都可以正常工作。在此单层TMDC基础上，他们又以SiO2作为分隔层，成功沉积了多层TMDC。搞定这样的多层结构，可以说距离实现三维集成电路的产业化目标又近了一步。黑磷2014年最耀眼的新晋二维家族成员当属黑磷 (BP)，而二维黑磷叫磷烯(Phosphorene)。与之前研究最广的TMDC相比，磷烯有两个显著的优点：它有天然的直接带隙，能隙宽度0.3-2eV (取决于厚度) ；&电子迁移率特别高 (1000 cm2V2S-1)。2014年1月，两组研究人员，一组是复旦大学张远波和中国科学技术大学陈仙辉，另外一组是普渡大学的叶培德，几乎同时在康奈尔大学的Arxiv上贴出了论文的预印本，宣告成功剥离出了两到三个原子层厚的磷烯，并制出了基于磷烯的晶体管。磷烯一问世就迅速成为新的研究热点，不仅是在电子领域，有关磷烯在光电，生物医学等领域的报道都已经陆续浮出水面。磷烯的主要问题是太活泼。它见到水和氧气就会反应，很难保存，造出来的晶体管也只保存了几分钟。今年10月，爱尔兰都柏林三一学院的Damien Hanlon给出了初步的解决方案：液态剥离法。不但实现了量产，还解决了磷烯在空气中不稳定的问题，因为用到的有机溶剂可以确保磷烯和氧气隔离。另外一项突破性进展来自韩国浦项科技大学的Keun Su Kim。研究人员采用原位表面掺杂技术在磷烯内掺入钾原子，引发斯塔克谱线磁裂效应，并以此控制磷烯的能隙宽度。因此未来有可能通过调节能隙，设计和优化基于磷烯的电子器件。锡烯发现新材料有两种方式：一种是直接通过实验发现，另一种更酷炫的方法是在理论上预言出某种材料的存在，再在实验室中这到它。物理学家们通过热力学稳定性和能带结构的计算已经预测出约140种可能存在的二维材料。之前硅烯和锗烯就是这样先被预测到，再在实验室中找到。2013年，美国斯坦福大学的张首晟就从理论上预言了拓扑绝缘体-锡烯 (Stanene) 的存在。根据理论计算，锡烯具有直接带隙和超高的导电效率，这为摩尔定律的延续带来了新的希望。2015年8月，上海交通大学的钱冬、贾金锋与张首晟合作在Nature Materials上报道首次成功制备出烯锡。虽然目前但还未能完全确定的拓扑绝缘体性能，但材料学家们对锡烯的前景非常乐观。应用前景二维材料不但拥有出色的物理，化学和光学性质，而且数量庞大，为未来应用提供了更多样的选择。都柏林圣三一学院的Jonathan Coleman说，无论需要什么的材料特性，二维材料里总有一款适合你。如今研究人员已经在广泛探索二维材料在电子，光电、催化、传感、超级电容器、太阳能电池及锂离子电池等领域的应用。以下仅例举目前相对成熟的三种：电子很多二维TMDC材料，比如MoS2， WS2， WSe2,和ZrS2等都是半导体，能隙大约在1-2eV (硅的能隙是1.1eV)，它们的电子迁移率虽然低于石墨烯和硅，但高于非晶硅，是理想的晶体管材料。基于二维TMDC制造的晶体管有较高的I/O比和较低的S因子。此外二维材料的力学性能出色，有望制出高性能柔性电子器件。储能很多二维材料兼具比表面积高，本征电导率高和抗氧化性好的特性，很适合作为超级电容器的电极材料。研究表明，使用TMDC，Mxenes和LDH等二维材料作为电极材料，可以制备出大容量，高能和高能量密度的超级电容器。催化二维材料的超大比表面积使它们在催化，特别是电催化领域应用前景广阔。单层MoS2和WS2都是电催化析氢反应中表现出很高的催化活性。氢离子在MoS2边缘的吸附能与Pt接近，MoS2有望替代Pt成为电催化析氢反应的高效催化剂。结语二维材料真正走入人们视线不过短短数年，已迅速成为全球材料领域的大热，不断涌现新的发现和新的突破，热门程度堪比2005年的石墨烯。尽管二维材料的材料性能还有待继续探索，产业化道路也任重而道远。但人们对而二维材料的期待，早已不仅限于接棒硅材料，延续摩尔定律。二维材料正掀起一场材料领域的革命，而我们有理由相信，最激动人心的时刻还远未到来。【作者介绍】知社学术圈（zhishexueshuquan），海归学者发起的公益学术交流平台，旨在分享学术信息，整合学术资源，加强学术交流，促进学术进步。推荐阅读：1、2、3、
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石墨烯发现者诺沃肖洛夫和海姆获得诺贝尔物理学奖
【内容导读】日(农历八月廿八)，石墨烯发现者诺沃肖洛夫和海姆获得诺贝尔物理学奖。日，瑞典皇家科学院宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈&海姆和康斯坦丁&诺沃肖洛…
日(农历八月廿八)，石墨烯发现者诺沃肖洛夫和海姆获得诺贝尔物理学奖。日，瑞典皇家科学院宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈&海姆和康斯坦丁&诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。海姆和诺沃肖洛夫于2004年制成石墨烯材料。这是目前世界上最薄的材料，仅有一个原子厚。自那时起，石墨烯迅速成为物理学和材料学的热门话题。安德烈&海姆，英国曼彻斯特大学科学家。1958年10月出生于俄罗斯西南部城市索契。1987年在俄罗斯科学院固体物理学研究院获得博士学位，此前同时受聘于英国曼彻斯特大学和荷兰奈梅亨大学，也是荷兰代尔夫特大学的名誉教授。此前已获得许多荣誉和奖项，2000年他还获得&搞笑诺贝尔奖&&&通过磁性克服重力，让一只青蛙悬浮在半空中。康斯坦丁&诺沃肖洛夫(KonstantinNovoselov)，英国曼彻斯特大学科学家。1974年出生于俄罗斯的下塔吉尔，具有英国和俄罗斯双重国籍。2004年诺沃肖洛夫在荷兰奈梅亨大学获得博士学位。在读博士期间，他就与安德烈&海姆开始了合作研究。这两位教授的获奖，也使曼彻斯特大学现有的诺贝尔奖得主人数增加到4名。&这真是一个好消息。我们很高兴这两位教授在石墨烯方面的研究得到了诺贝尔委员会的最高肯定，&曼彻斯特大学校长南希&罗斯韦尔说，&这又是一个在对科学的兴趣和实践基础上作出重大发现的例子，他们的发现具有重要的社会经济意义。&2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈&K&海姆(AndreK.Geim)等制备出了石墨烯。海姆石墨烯和他的同事偶然中发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片，从碎片中剥离出较薄的石墨薄片，然后用普通的塑料胶带粘住薄片的两侧，撕开胶带，薄片也随之一分为二。不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片(理论厚度只有0.34纳米的石墨烯，约为头发直径的二十万分之一)，而其中部分样品仅由一层碳原子构成&&他们制得了石墨烯。石墨烯这一目前世界上最薄的物质首先让凝聚态物理学家们惊喜不已。由于碳原子间的作用力很强，因此即使经过多次的剥离，石墨烯的晶体结构依然相当完整，这就保证了电子能在石墨烯平面上畅通无阻的迁移，其迁移速率为传统半导体硅材料的数十至上百倍。这一优势使得石墨烯很有可能取代硅成为下一代超高频率晶体管的基础材料而广泛应用于高性能集成电路和新型纳米电子器件中。目前科学家们已经研制出了石墨烯晶体管的原型，并且乐观地预计不久就会出现全由石墨烯构成的全碳电路并广泛应用于人们的日常生活中。此外，二维石墨烯材料中的电子行为与三维材料截然不同，无法用传统的量子力学加以解释，而必须运用更为复杂的相对论量子力学来阐释。因此石墨烯为相对论量子力学的研究提供了很好的平台，而在这之前科学家们只能在高能宇宙射线或高能加速器中对该理论进行验证，如今终于可以在普通环境下轻松开展研究了。
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