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石墨烯(Graphene)是只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈˙海姆和康斯坦丁˙诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯之最:
石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料;几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;目前世上电阻率最小的材料:因为它的电阻率极低,电子跑的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管;由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
潜在应用
单分子气体侦测
石墨烯独特的二维结构使它在传感器领域具有光明的应用前景。巨大的表面积使它对周围的环境非常敏感。即使是一个气体分子吸附或释放都可以检测到。
当一个气体分子被吸附于石墨烯表面时,吸附位置会发生电阻的局域变化。石墨烯具有高电导率和低噪声的优良品质,能够侦测这微小的电阻变化。
石墨烯纳米带
为了要赋予单层石墨烯某种电性,会按照特定样式切割石墨烯,形成石墨烯纳米带(Graphene nanoribbon)。石墨烯纳米带的结构具有高电导率、高热导率、低噪声,这些优良品质促使石墨烯纳米带成为集成电路互连材料的另一种选择,有可能替代铜金属。
集成电路
石墨烯具备作为优秀的集成电路电子器件的理想性质。问题是单层的石墨烯制造困难,更难作出适当的基板。
透明导电电极
石墨烯良好的电导性能和透光性能,使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。触摸屏、液晶显示、有机光伏电池、有机发光二极管等等,都需要良好的透明电导电极材料。特别是,石墨烯的机械强度和柔韧性都比常用材料氧化铟锡优良。由于氧化铟锡脆度较高,比较容易损毁。在溶液内的石墨烯薄膜可以沉积于大面积区域。
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