文档介绍：石墨烯百科名片石墨烯石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。目录石墨烯的发现石墨烯结构石墨烯特性 —改变世界的新材料石墨烯的发现石墨烯结构石墨烯特性 —改变世界的新材料展开编辑本段石墨烯的发现 2004 年,英国曼彻斯特大学的安德烈·K· 海姆(Andre K. Geim) 等制备出了石墨烯。海姆石墨烯和他的同事偶然中发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片,从碎片中剥离出较薄的石墨薄片,然后用一种特殊的塑料胶带粘住薄片的两侧, 撕开胶带, 薄片也随之一分为二。不断重复这一过程, 就可以得到越来越薄的石墨薄片, 而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。编辑本段石墨烯结构石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。它不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯在原子尺度上结构非常特殊,必须用相对论量子物理学(relativistic quantum physics) 才能描绘。石墨烯结构非常稳定,迄今为止,研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定。这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞, 石墨毡石墨烯中电子受到的干扰也非常小。编辑本段石墨烯特性石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的 1/300 , 远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子, 或更准确地, 应称为“载荷子”(electric charge carrier) ,的性石墨烯晶体质和相对论性的中微子非常相似。为了进一步说明石墨烯中的载荷子的特殊性质,我们先对相对论量子力学或称量子电动力学做一些了解。经典物理学中,一个能量较低的电子遇到势垒的时候,如果能量不足以让它爬升到势垒的顶端,那它就只能待在这一侧;在量子力学中,电子在某种程度上是可以看作是分布在空间各处的波。当它遇到势垒的时候, 有可能以某种方式穿透过去,这种可能性是零到一之间的一个数;而当石墨烯中电子波以极快的速度运动到势垒前时,就需要用量子电动力学来解释。量子电动力学作出了一个更加令人吃惊的预言:电子波能百分百地出现在势垒的另一侧。以下实验证实了量子电动力学的预言:事先在一片石墨烯晶体上人为施加一个电压( 相当于一个势垒), 然后测定石墨烯的电导率。一般认为, 增加了额外的势垒,电阻也会随之增加,但事实并非如此,因为所有的粒子都发生了量子隧道效应,通过率达 100% 。这也解释了石墨烯的超强导电性:相对论性的载荷子可以在其中完全自由地穿行。另外,研究也发现,尽管只有单层原子厚度,但石墨烯有相当的不透明度:可以吸收大约 % 的可见光。而这也是石墨烯中载荷子相对论性的体现。美国哥伦比亚大学两名华裔科学家最近发现,铅笔石墨中一种叫做石墨烯的二维碳原子晶体,竟然比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上1