石墨烯開啟了二維材料世界的大門

石墨烯開啟了二維材料世界的大門
來源：百度贴吧雷竞技 發布時間：2018-12-08 點擊次數：204


烯烴具有豐(feng) 富的塑性，並且可以卷曲成圓柱狀以形成一維碳納米管。它們(men) 也可以製成球形或橢球形，以獲得零維富勒烯。

其中一位發現者，曼徹斯特大學教授安德烈·海姆，最近在2016年中國國際石墨烯創新大會(hui) 上告訴公眾(zhong) ，在獲得2010年諾貝爾物理學獎後，他仍然花費了90%的時間在實驗室做基礎研究。在他的演講中迸發出的積極思考令人耳目一新。

長期以來，人們(men) 對二維晶體(ti) 結構知之甚少。二維晶體(ti) 以平麵形式存在，好像被稀釋到原子層厚度一樣。根據傳(chuan) 統理論，準二維晶體(ti) 結構在自然界中由於(yu) 熱而不能找到。直到2004年，Andreheim和他的同事Constantinovorsholov首次成功地從(cong) 高取向熱解石墨中分離出單層石墨烯。證明了二維材料在常溫常壓下可以穩定存在。

可以說，石墨烯的發現打開了二維材料世界的大門。海姆指出，石墨烯不是唯一的二維材料。還有許多其他具有特殊性能的二維材料在某些應用中可能表現得更好。除了石墨烯，還有許多類似於(yu) 石墨烯的材料值得探索。

例如，磷烯是由從(cong) 黑磷中剝離的有序磷原子組成的單片材料，它的一些特性可以應用於(yu) 許多領域，而且，黑磷的非線性光學特性已經被許多機構證明能夠生產(chan) 。E是超快的，有望在不久的將來成為(wei) 第二個(ge) 石墨烯。

矽是一種僅(jin) 具有一層原子厚度的材料，可以在銀表麵生長。它具有與(yu) 石墨烯相似的一些材料特性，但也具有更加優(you) 異的特性，包括較低的對稱基團和更強的自旋耦合。石墨烯。

對於(yu) 石墨烯，研究人員可以在其原子層上進行各種拚接，就像孩子們(men) 在玩樂(le) 高積木一樣。例如，石墨烯層層疊疊形成三維石墨；石墨烯卷曲成圓柱體(ti) 成為(wei) 一維碳納米管；石墨烯製成石墨烯可作為(wei) 其它碳材料的結構基礎。

海姆指出，石墨烯與(yu) 其他材料的人工結合，以及在幾周內(nei) 通過混合原子設計出複雜的結構，將使石墨烯更加神奇，在此基礎上，對這些材料的不同性質進行了深入的研究。可以稱為(wei) 石墨烯3。

例如，以石墨烯為(wei) 原料製備納米複合材料擴大了石墨烯的應用範圍，目前製備石墨烯的方法主要有三種：表麵改性或元素摻雜，在不同的溶劑中形成穩定的分散體(ti) 係；負載型或無機納米粒子如金屬氧化物，在催化、生物傳(chuan) 感器等領域有著廣泛的應用，而石墨烯、聚合物等則具有優(you) 異的性能。

當然，在石墨烯複合材料的研究中還存在許多問題和挑戰，如石墨烯與(yu) 無機納米粒子的相互作用機理、與(yu) 聚合物的相容性、複合材料的發展和深入應用等。

在製備石墨烯的過程中，人們(men) 往往把注意力集中在石墨烯上，而海姆的研究小組並沒有忽視對通常剝離單層石墨烯後丟(diu) 棄的材料的研究。

海姆說：放大後的石墨塊晶體(ti) 是二維真空區，有許多超細結構形狀，大約15納米。當我們(men) 測試水的傳(chuan) 輸時，我們(men) 驚訝地發現，當水通過超細毛細管時，它幾乎是屏障。無摩擦，速度達1m/s，壁麵光滑，水滑行較遠。

海姆的研究小組解釋說，這是一個(ge) 全新的納米級係統，其毛細管的精確度是不可想象的。更重要的是，這些超細毛細管可以用來製備各種材料，不僅(jin) 可以控製毛細管的大小，還可以調節性能。這些材料有望用於(yu) 新的過濾、海水淡化和氣體(ti) 分離技術。

海姆補充說，在基礎石墨烯研究中，許多科學發現是令人驚訝的，使新材料有用是很酷的，而且有無數的可能需要探索的研究和開發。這樣的研究深深地影響著我們(men) 。

毫無疑問，石墨烯的發現為(wei) 研究者提供了一個(ge) 充滿魅力和想象力的研究對象，學習(xi) 如何與(yu) 石墨烯之父進行基礎研究可以說是不斷刷新創新的視野。將在許多領域帶來顛覆性的變化。

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