石墨烯,未來的材料

2013-08-17 真空技術網 真空技術網整理

  去年的諾貝爾物理學獎授予 CCD 圖像傳感器的發明人 Willard S.Boyle 和 George E.Smith,這項始于1969年發明讓人類從膠片中解脫出來,極大的改變了我們的影像世界。前段時間媒體都在關注今年的諾貝爾物理學花落誰家,現在終于有了結果。

  瑞典皇家科學院將2010年的諾貝爾物理學獎授予英國曼徹斯特大學的兩位教授 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov,以表彰他們對石墨烯的研究。

2010年諾貝爾物理學獎主題:石墨烯,未來的材料

  石墨烯是至今發現的厚度最薄和的強度最高的材料。薄是因為石墨烯是由碳原子構成的二維晶體,厚度只有一個原子。雖然薄到極致卻非常致密,即使原子尺寸最小的氦也無法穿透它。

  令人驚訝的是,提取這種神奇的物質并不困難。這兩位科學家最初是用透明膠帶從石墨晶體上“粘”出一片石墨烯的(再這之前磚家們都認為這東西只是理論上的物質,而且不可能穩定存在)。

  當然科學界都在關注石墨烯的研究進展。可以想象這種神奇的材料一旦投入實際應用將會給人類社會帶來多少革命性的變化。

  以下是幾張關于石墨烯的圖:

  電子穿過石墨烯的速度與硅相比要快得多,這使得它有可能成為未來電腦芯片的主力。

2010年諾貝爾物理學獎主題:石墨烯,未來的材料

  美國西北太平洋國家實驗室正與一家私人公司合作研發一種高容量和能快速充電的電池。秘訣就是在鋰離子電池中添加石墨烯,提高功率和循環穩定性。

2010年諾貝爾物理學獎主題:石墨烯,未來的材料

  中國的科研人員發現細菌的細胞在石墨烯的紙上無法生長,而人類細胞則不會受損。利用這一點可以利用它來做繃帶、食品包裝甚至抗菌T恤衫。

2010年諾貝爾物理學獎主題:石墨烯,未來的材料

  石墨烯有強大的磁場力。通過將片狀石墨烯變形為“納米泡泡”,科學家通過觀測電子的行為估算出它們在其中受到300特斯拉的磁場力,而這之前的所有所有試驗最高測到的是85特斯拉。這一發現有助于了解石墨烯的光電磁性質。

2010年諾貝爾物理學獎主題:石墨烯,未來的材料

  這張圖是電子顯微鏡下觀測的石墨烯片,其碳原子間距僅0.14納米(原文說觀測到每分鐘6000萬轉,是指它的原子嗎?這里不太懂,望專業人士答疑)。

2010年諾貝爾物理學獎主題:石墨烯,未來的材料

  基于石墨烯的照明設備將會廉價而且環保。用石墨烯做的 LECs(光電化學電池)可以取代基于金屬的 OLEDs(有機發光二極管),還可以取代燈具的傳統金屬石墨電極使之更便宜且更易回收。

2010年諾貝爾物理學獎主題:石墨烯,未來的材料