什麼是石墨烯？

石墨烯是一種常見的由碳製成的二維材料。 當分層堆疊時，它被稱為石墨，這是一種大多數人在所謂的“鉛”鉛筆中與粘土混合的黑色物質。

由於其獨特的結構、熱和電磁特性組合，石墨烯因其在各種未來技術中的潛在作用而引起了廣泛關注。

石墨烯片中的每個碳原子都以相同的角度與其他三個原子緊密結合，形成扁平的蜂巢狀結構。 類似鑽石？ 這是一個三維碳晶體，其中每個原子都與四個鄰居相連？ 這些牢固的聯繫使結構具有顯著的穩健性。

具體來說，石墨烯具有令人難以置信的拉伸強度，尤其是在小規模上。 這意味著與一根直徑只有幾微米的細晶鋼線相比，是石墨烯的六倍以上更難撕開。 之前曾用其他不太理想的鋼材進行測試建議可能有數百個倍強。

石墨烯的基本六邊形形狀構成了富勒烯的基礎，富勒烯是一種由 60 個或更多碳分子組成的中空分子結構，就像那些美麗的碳球，稱為“巴基球'。 這些結構上的奈米級網格非常靈活，可以捲成空心圓柱體，使其成為分子尺度上潛在有用的容器。

石墨烯層、巴基球和奈米管（mstroeck/Wikimedia commons/GFDL）

由於碳元素有四個可用於鍵結的電子，因此石墨烯片中的每個原子都向分子貢獻至少一個未鍵結電子。 閒置的負電荷有助於賦予材料令人難以置信的導電性和超導特性，這使得它適用於先進的電子產品。

除此之外，它還具有對許多液體和氣體的不滲透性以及排斥水的能力，以及令人難以置信的透明度，很容易理解為什麼石墨烯被描述為“奇妙的材料'要小心。

石墨烯是如何被發現的？

而石墨的基本結構特性是透過實驗確定的20世紀初，第一個關於石墨烯獨特化學的真正理論直到 1947 年才被提出，當時加拿大理論物理學家菲利普·拉塞爾·華萊士試圖找出解釋石墨電特性的方法。

儘管這種材料看起來很有趣，但迫使石墨一次脫落多於幾片單片是具有挑戰性的。

2004年曼徹斯特大學研究人員安德烈·海姆（Andre Geim）和科斯特亞·諾沃肖洛夫（Kostya Novoselov）設計了一種著名的方法，透過使用透明膠帶的黏性薄膜從石墨中剝離石墨烯，從而生產足夠數量的研究材料。 他們從此獲得諾貝爾獎以表彰他們對這種材料的開創性研究。

石墨烯的未來使用將依賴更有效率的生產方法，激勵研究人員尋找創新的新方式製作大量扁平的二維碳網。

所有基於主題的文章在發佈時均由事實檢查人員確定是正確且相關的。 作為編輯決定，文字和圖像可能會被更改、刪除或添加，以保持資訊最新。