石墨烯,未來的材料

2013-08-17 真空技術(shù)網(wǎng) 真空技術(shù)網(wǎng)整理

  去年的諾貝爾物理學(xué)獎授予 CCD 圖像傳感器的發(fā)明人 Willard S.Boyle 和 George E.Smith,這項始于1969年發(fā)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(guān)注今年的諾貝爾物理學(xué)花落誰家,現(xiàn)在終于有了結(jié)果。

  瑞典皇家科學(xué)院將2010年的諾貝爾物理學(xué)獎授予英國曼徹斯特大學(xué)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(xué)獎主題:石墨烯,未來的材料

  石墨烯是至今發(fā)現(xiàn)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(gòu)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(zhì)并不困難。這兩位科學(xué)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(rèn)為這東西只是理論上的物質(zhì),而且不可能穩(wěn)定存在)。

  當(dāng)然科學(xué)界都在關(guān)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(yīng)用將會給人類社會帶來多少革命性的變化。

  以下是幾張關(guān)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。

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  美國西北太平洋國家實驗室正與一家私人公司合作研發(fā)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(huán)穩(wěn)定性。

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  中國的科研人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的細(xì)胞在石墨烯的紙上無法生長,而人類細(xì)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。

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  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(xué)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(fā)現(xiàn)有助于了解石墨烯的光電磁性質(zhì)。

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  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(zhuǎn),是指它的原子嗎?這里不太懂,望專業(yè)人士答疑)。

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

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