最牢固材料石墨烯 诺贝尔物理奖得主的神奇发现

2010年10月05日20:33 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号：T|T
关键词： 诺贝尔物理学奖 诺贝尔 物理学奖 石墨烯 材料

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石墨烯结果示意图

    英国曼彻斯特大学科学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫因为发现石墨烯这种世界上最牢固的材料而获得2010年诺贝尔物理学奖

    石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构。这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米，把20万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。它是2004年由曼彻斯特大学的科斯提亚·诺沃谢夫和安德烈·盖姆小组首先发现的。

    用石墨烯制成包装袋能承受两吨重物品

    美国哥伦比亚大学的一支物理学研究小组宣布，大量的试验结果显示，发现于2004年的石墨烯是现在世界上已知的最为牢固的材料。

    哥伦比亚大学的物理学家对石墨烯的机械特性进行了全面的研究。在试验过程中，他们选取了一些之间在10－20微米的石墨烯微粒作为研究对象。研究人员先是将这些石墨烯样品放在了一个表面被钻有小孔的晶体薄板上，这些孔的直径在1－1.5微米之间。之后，他们用金刚石制成的探针对这些放置在小孔上的石墨烯施加压力，以测试它们的承受能力。

    研究人员发现，在石墨烯样品微粒开始碎裂前，它们每100纳米距离上可承受的最大压力居然达到了大约2.9微牛。据科学家们测算，这一结果相当于要施加55牛顿的压力才能使1米长的石墨烯断裂。如果物理学家们能制取出厚度相当于普通食品塑料包装袋的（厚度约100纳米）石墨烯，那么需要施加差不多两万牛的压力才能将其扯断。换句话说，如果用石墨烯制成包装袋，那么它将能承受大约两吨重的物品。

    石墨烯可能引发电子工业革命

    哥伦比亚大学的物理学家们还强调，除了异常的牢固之外，石墨烯还具有奇特一系列独一无二的特性。据悉，石墨烯还是目前已知的导电性能最出色的材料，这使其在微电子领域极具应用潜力。有专家指出，如果用石墨烯制造微型晶体管将能够大幅度提升计算机的运算速度。

    目前，集成电路晶体管普遍采用硅材料制造，当硅材料尺寸小于10纳米时，用它制造出的晶体管稳定性变差。而石墨烯可以被刻成尺寸不到1个分子大小的单电子晶体管。此外，石墨烯高度稳定，即使被切成1纳米宽的元件，导电性也很好。因此，石墨烯被普遍认为会最终替代硅，从而引发电子工业革命。

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