石墨烯竟然是用膠帶粘出來的,還獲得了諾貝爾獎?

發表時間:2020-07-07 18:13

石墨烯,這個被稱為21世紀新的產業革命的引導者,也被科學家們認為是新材料之王,也被稱為“黑金”。石墨烯的發現吸引了全世界的目光,引起了眾多科學家的廣泛研究。這種材料是怎么被發現的?又是怎么制造的?石墨烯真的有這么神奇嗎?

其實石墨烯的研究一直都在科學家們的密切關注下,只是在理論學的角度下,二維晶體在現實中不能穩定的存在,但是石墨烯的發現,打破了多年的陳舊知識和之前的理論預言,科學家們也開始了對二維材料進行一系列研究。

那么石墨烯到底是怎樣被發現的呢?其實早在1840年,科學家們就通過氧化石墨,使石墨的分層變得更薄。2001年,英國科學家安德烈·海姆選用了一款高定向熱解石墨,他讓一位來自中國的博士生用拋光機來研磨石墨,經過三年的打磨,最薄的石墨片仍厚達10微米,相當于1000層石墨烯。當他問怎樣才能打磨的更薄,這個博士生告訴他需要再買一塊石墨,然而對于當時的他來說并沒有這么多的經費,他只能自己想辦法解決這個問題。

在2004年,英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)在偶然間把膠帶粘在石墨上,然后撕下來,發現膠帶上粘上了一層薄薄的石墨片,他們就突發奇想,用膠帶將石墨薄片的兩面黏住,再把膠帶撕開,這樣膠帶就能把石墨薄片一分為二,他們就這樣不斷的操作,石墨薄片越來越薄。根據石墨的層狀解離特性,他們剝離出了僅有一層碳原子構成的薄片,這就是石墨烯。他們二位科學家也因此在2010年獲得了諾貝爾物理學獎??茖W有時候需要的就是突發的靈感,就是人們對日常生活的細致觀察和靈活的運用,就這樣看似“簡單”的方法,打破了二維材料不能在自然狀態下存在的預言。你是不是也認為石墨烯的發現很有趣?

在兩位科學家用膠帶粘出單層石墨烯以后,他們也率先發現了石墨烯卓越的性能。越來越多的學者開始關注該領域,也有很多的科學家都在積極探索能夠生產更加高產量和高質量的石墨烯,除了用膠帶粘以外,現在還有很多其它的石墨烯制備方法,如微機械剝離法、化學剝離法、化學氣相沉積法等。

石墨烯由于本身的特殊結構使它在各方面的性能都很卓越。石墨烯是由碳原子組成的,碳—碳原子之間以正六邊形的排布方式形成化學鍵,這種碳原子分布結構賦予了石墨烯很多獨一無二的性質。到目前為止,石墨烯是世界上發現的最薄、最堅硬的新型材料之一,擁有超大的比表面積,可以被拉伸,具有極強的傳導性和穩定性,特別是具有非常高的導熱性和導電性。所以稱它為21世紀新科技發展的領路者也不為過,石墨烯的研究也已經走向了世界舞臺。



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