解密：生而不凡——新材料之王石墨烯

　　手機充電只需幾秒鐘?史上最薄電燈泡?光驅動(dòng)飛行器?關(guān)于石墨烯非凡應用的新聞不斷出現在人們的視野當中，似乎石墨烯已經(jīng)成為了無(wú)所不能的超級材料。石墨烯是什么?到底有什么特性讓它備受推崇?本期解密：生而不凡——新材料之王石墨烯。

　　石墨烯是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈?蓋姆和康斯坦丁?諾沃肖洛夫，成功從石墨中分離出石墨烯，證實(shí)它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。

　　實(shí)際上石墨烯本來(lái)就存在于自然界，只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來(lái)就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬(wàn)層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過(guò)，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

　　石墨烯的誕生倒是一件趣事。當時(shí)蓋姆把一大塊兒高定向熱解石墨和一臺高級拋光機交給了一位新來(lái)的中國博士生，希望他做出盡可能薄的膜。三個(gè)星期后博士生給了蓋姆一個(gè)10微米厚的培養皿。蓋姆生氣地問(wèn)他能不能磨得更薄?博士生說(shuō)：“那你就自己試試吧?！?/p>

　　蓋姆只得自己做了，不過(guò)他采用了一種非?！巴痢钡姆椒?。他用透明膠帶在石墨上粘一下就會(huì )有石墨層被粘在膠帶上，把膠帶對折后粘一下再拉開(kāi)，兩端就都沾有石墨層，石墨層又變薄了。如此反復多次，終于薄到只有一個(gè)碳原子的厚度時(shí)，石墨烯就制成了。

　　在發(fā)現石墨烯以前，大多數物理學(xué)家認為，熱力學(xué)漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發(fā)現立即震撼了凝聚體物理學(xué)學(xué)術(shù)界。雖然理論和實(shí)驗界都認為完美的二維結構無(wú)法在非絕對零度穩定存在，但是單層石墨烯在實(shí)驗中被制備出來(lái)。