僅一個(gè)原子厚最薄材料問(wèn)世 硬度勝過(guò)鉆石?

　　【中國(guó)幕墻網(wǎng) 07月30日 記者小靜】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(gè)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(guó)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(lái)見過(guò)的最結(jié)實(shí)的材料。”美國(guó)奧斯汀市(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(gè)足球場(chǎng)。”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(guò)電子顯微鏡觀察，它看起來(lái)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(lái)。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(jiān)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(shí)，紙上就會(huì)留下一道黑印。

　　石墨烯的潛在應(yīng)用方向包括觸摸屏、太陽(yáng)能電池、能量?jī)?chǔ)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(zhǎng)時(shí)間。5年前他第一個(gè)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(kù)斯(Tomas Palacios)說(shuō)：“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(jià)值數(shù)萬(wàn)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(guó)國(guó)際商用機(jī)器公司等長(zhǎng)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(chǔ)存從太陽(yáng)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(duì)這種新型高科技材料非常感興趣。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃署(DARPA)斥資2200萬(wàn)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(guó)物理學(xué)會(huì)年會(huì)上，石墨烯是科學(xué)家們談?wù)摰闹饕�話題。研究人員用23場(chǎng)討論分會(huì)探討有關(guān)這種材料的問(wèn)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(bào)告里說(shuō)：“最近兩三個(gè)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。”拉夫說(shuō)：“我相信石墨烯有很多商用價(jià)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。”【完】