#頭條青雲“叫好又叫座”作品征集#

石墨烯是目前世界上最薄但也是最堅硬的納米材料，幾乎完全透明，隻吸收2.3%的光，導熱系數高于納米碳管和金剛石；電阻率比銅、銀更低，是目前世界上電阻率最小的材料。簡單地說，石墨烯就是一種透明、良好的導體，适合用來制造觸控熒幕、光闆甚至是太陽能電池。

2004年，英國曼切斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功的通過實驗在石墨中分理出石墨烯，并證實它可以單獨存在，兩人也因此獲得2010年的諾貝爾物理學獎。

2005年，曼切斯特大學團隊與哥倫比亞大學的研究者證實石墨烯的準粒子是無質量迪拉克費米子，類似這樣的發現開始引起一股石墨烯的研究熱潮。從那時起，上百位品學兼優的研究者踏進這個嶄新的領域

2008年，由機械剝離法制備得到的石墨烯是世界上最貴的材料之一。直接将石墨烯薄片從較大的晶體上裁剪下來，2004年海姆等人就是用了這種方法制備出了單層石墨烯，并可以在外界環境下單獨存在。通過加熱單晶碳化矽脫除矽，在單晶面上分解出石墨烯片層。使用強氧化劑，于石墨的層狀結構中間進行插層氧化，使層與層之間存在帶負電的氧化官能基，克服石墨間的範德華力，并通過水分子的插層，大幅增加層間距離，使氧化石墨烯的玻剝離更容易。

石墨烯良好的導電性能和透光性能，使它在透明電導電極方面有非常好的應用前景。觸摸屏、液晶顯示、有機光伏電池、有機發光二極管等等，都需要良好的電導電極材料。特别是石墨烯的機械強度和柔韌性都比常用材料優良。由于石墨烯具有特高的表面面積對質量比例，石墨烯可以用于超級電容器的導電電極。科學家認為這種超級電容器的儲存能量密度會大于現有的電容器。

石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢狀晶格的平面薄膜，是一種隻有一個原子層厚度的二維材料。石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定義每個原胞内有兩個原子，分别位于A和B的晶格上。C原子外層3個電子通過sp²雜化形成強σ鍵（藍），相鄰兩個鍵之間的夾角120°，第4個電子為公共，形成弱π鍵（紫）。石墨烯的碳-碳鍵長約為0.142nm，每個晶格内有三個σ鍵，所有碳原子的p軌道均與sp²雜化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一個離域π鍵，其貫穿整個石墨烯。

石墨烯是富勒烯（0維）、碳納米管（1維）、石墨（3維）的基本組成單元，可以被視為無限大的芳香族分子。形象來說，石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成的二維蜂巢狀的晶格結構，看上去就像由六邊形網格構成的平面。每個碳原子通過sp²雜化與周圍碳原子構成正六邊形，每一個六邊形單元實際上類似一個苯環，每一個碳原子都貢獻一個未成鍵的電子，單層石墨烯的厚度僅為0.335nm，約為頭發絲直徑的二十萬分之一。

石墨烯（Graphenes）：是一種二維碳材料，是單層石墨烯、雙層石墨烯和少層石墨烯的統稱。

石墨烯二維平面内每一個碳原子都以σ鍵同相鄰的三個碳原子相連相鄰兩個鍵之間的夾角120°，鍵長約為0.142nm，這些C-C鍵使石墨烯具有良好的結構剛性，石墨烯是世界上已知的最牢固的材料其本征（斷裂）強度可達130GPa，是鋼的 100多倍楊氏（拉伸）模量為1100GPa。如此高強輕質的薄膜材料有望用于航空航天等衆多領域。

石墨烯的每個晶格内有三個σ鍵，所有碳原子的p軌道均與sp²雜化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一個離域π鍵，其貫穿整個石墨烯。π電子在平面内可以自由移動使石墨烯具有良好的導電性石墨烯獨特的結構使其具有室溫半整數量子霍爾效應，雙極性電場效應，超導電性，高載流子率等優異的電學性質，其載流子率在室溫下可達到 1.5×10-1.S6m/s，是光速的1/300）越過禁帶進入能量較高的空帶，空帶中存在電子後成為導帶，價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位，成為空穴。導帶中的電子和價帶中的空穴合稱為電子-空穴對，則電子，空穴能自由移動成為自由載流子。它們在外電場作用下産生定向運動形成宏觀電流。

石墨烯是目前世界上最薄但也是最堅硬的納米材料，幾乎完全透明，隻吸收2.3%的光，導熱系數高于納米碳管和金剛石；電阻率比銅、銀更低，是目前世界上電阻率最小的材料。簡單地說，石墨烯就是一種透明、良好的導體。

2004年，英國曼切斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功的通過實驗在石墨中分理出石墨烯，并證實它可以單獨存在，兩人也因此獲得2010年的諾貝爾物理學獎。

2005年，曼切斯特大學團隊與哥倫比亞大學的研究者證實石墨烯的準粒子是無質量迪拉克費米子，類似這樣的發現開始引起一股石墨烯的研究熱潮。從那時起，上百位品學兼優的研究者踏進這個嶄新的領域。

由于石墨烯特殊的那納米結構和優異的物理化學性能，使其在電子學、光學、磁學、生物醫學、催化、儲能和傳感器等領域應用前景廣闊，被認為是21世紀的"未來材料"和"革命性材料"，由此才興起了石墨烯的熱潮。

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