看上去很專業(yè)的名字石墨烯,其實(shí)在我們身邊很容易找到。
用鉛筆寫字時(shí),鉛筆痕中就很可能有數(shù)十甚至上百層的石墨烯。單層石墨烯只有一個(gè)碳原子的厚度,約為頭發(fā)的20萬分之一。
物理學(xué)家一直認(rèn)為隨物質(zhì)厚度的降低,它變成蒸汽的溫度也會(huì)急劇減小,當(dāng)減小到單分子層時(shí)就會(huì)變得極不穩(wěn)定,從而斷定只有單原子厚度的石墨烯不可能單獨(dú)存在。
直到2010年,英國科學(xué)家海姆(Geim)和諾沃洛夫(Novoselov)憑借在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯,證實(shí)石墨烯可以單獨(dú)存在,因此獲得當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。組委會(huì)曾對(duì)二人的研究做出了高度評(píng)價(jià),認(rèn)為這也許能和“愛迪生發(fā)明電燈一樣偉大”。
兩人的獲獎(jiǎng)讓人印象深刻之處在于,他們成功分離出石墨烯的工具,竟然是膠帶紙。
海姆和團(tuán)隊(duì)成員將石墨片放置在塑料膠帶中, 折疊膠帶粘住石墨薄片的兩側(cè),撕開膠帶,薄片也隨之一分為二。不斷重復(fù)這一過程,就可以得到越來越薄的石墨薄片,而其中部分樣品僅由一層碳原子構(gòu)成——他們制得了石墨烯。
當(dāng)然,人們歡呼這項(xiàng)成果的原因,是石墨烯特殊的性能和極為寬廣的應(yīng)用前景。石墨烯導(dǎo)電性像銅一樣優(yōu)秀,導(dǎo)熱性超過任何材料。它透明,僅有2.3%的垂直入射可見光會(huì)被吸收,而絕大部分的光會(huì)穿過;它至密,連最小的氣體分子氫原子都不能穿過。所以它是做柔軟的透明電極、超快光電感應(yīng)設(shè)備的絕佳原材料,可以應(yīng)用于制造太陽能電池板和手機(jī)觸摸屏等。
美國加州大學(xué)利用石墨烯研制成光學(xué)調(diào)制解調(diào)器,有望將網(wǎng)速提高1萬倍;美國NANOTEK儀器公司開發(fā)出新的儲(chǔ)能設(shè)備,可以將充電時(shí)間由數(shù)小時(shí)減為1分鐘,有望解決電動(dòng)汽車的電池充電問題;
韓國三星公司和成均館大學(xué)的研究人員則主要致力于用石墨烯制造柔性觸摸屏。據(jù)美國麻省理工學(xué)院《技術(shù)評(píng)論》雜志報(bào)道,韓國研究人員在一個(gè)63厘米寬的柔性透明玻璃纖維巨制板上,制造出了一塊電視機(jī)大小的純石墨烯。這是迄今為止“塊頭”最大的石墨烯塊,隨后,他們用該石墨烯塊制造出了一塊柔性觸摸屏。
由于石墨烯這種優(yōu)異的柔韌性,或許在未來,我們手里的智能手機(jī)和上網(wǎng)本可以以另一種方式攜帶,比如卷起來夾在耳朵上,塞在口袋里,或者圍在手腕上。