2004年10月22日_发现石墨烯
石墨烯 发现过程
石墨烯发现过程摘要：一、石墨烯的概述二、石墨烯的发现过程1.原子力显微镜的发明2.单层石墨烯的实验制备3.诺贝尔奖得主安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫的贡献三、石墨烯的特性及应用1.机械强度2.导电性3.热传导性4.应用领域四、我国在石墨烯研究方面的进展五、石墨烯的未来发展前景正文：石墨烯，一种仅有一层原子厚度的二维材料，自2004年被安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功实验制得，逐渐成为材料科学领域的热点。
石墨烯的发现过程可分为以下几个阶段。
首先，我们要了解石墨烯的来源。
石墨烯是碳的同素异形体之一，存在于自然界中的石墨中。
石墨是一种常见的矿物，具有良好的导电性和热传导性。
然而，在自然界中，石墨是以多层结构存在的，而石墨烯则是单层结构。
如何将多层石墨剥离成单层石墨烯成为科学家们面临的挑战。
石墨烯的发现过程可以追溯到20世纪80年代，当时原子力显微镜（AFM）的发明为科学家们提供了观测和操作单个原子级别的物质的新工具。
借助原子力显微镜，研究人员首次成功观察到单层石墨烯的结构。
这一发现为后续的研究奠定了基础。
2004年，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫利用胶带剥离法成功制备出单层石墨烯，这一突破性成果使他们荣获2010年诺贝尔物理学奖。
这一发现标志着石墨烯研究进入一个新的阶段。
石墨烯的特性使其在众多领域具有广泛的应用前景。
首先，石墨烯具有极高的机械强度，是迄今为止发现的强度最高的材料。
其次，石墨烯具有良好的导电性和热传导性，可应用于电子器件、散热器和柔性显示屏等领域。
此外，石墨烯还具有优异的光学性能，可用于开发高性能的光学器件。
在我国，石墨烯研究也取得了显著的进展。
众多科研团队在石墨烯的制备、性能研究和应用开发方面取得了世界领先的成绩。
政府也对石墨烯产业给予了高度重视，制定了一系列政策扶持措施。
如今，我国已成为全球石墨烯产业的重要基地。
石墨烯发展历程
石墨烯发展历程石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构，具有极高的导电性、导热性和机械强度，被誉为“未来材料之王”。
石墨烯的发现和研究历程可以追溯到20世纪60年代，但直到2004年才被成功分离出来，随后引起了全球科学界的广泛关注和研究。
石墨烯的发现石墨烯的发现可以追溯到20世纪60年代，当时科学家们通过电子显微镜观察到了一种由碳原子构成的薄膜结构，但由于当时技术条件的限制，无法对其进行深入的研究和应用。
直到2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地将石墨烯从石墨中分离出来，并发现了其独特的物理和化学性质，这一发现被誉为“二十一世纪最重要的科学发现之一”。
石墨烯的研究自石墨烯被发现以来，全球科学界对其进行了广泛的研究和探索。
研究表明，石墨烯具有极高的导电性、导热性和机械强度，可以应用于电子器件、传感器、储能材料等领域。
此外，石墨烯还具有良好的光学性质和化学稳定性，可以应用于光电器件、催化剂等领域。
石墨烯的应用随着石墨烯的研究不断深入，其应用领域也在不断扩展。
目前，石墨烯已经应用于电子器件、传感器、储能材料、光电器件、催化剂等领域。
其中，石墨烯在电子器件领域的应用最为广泛，可以用于制造高性能的晶体管、集成电路等器件。
此外，石墨烯还可以用于制造柔性电子器件，具有广阔的应用前景。
石墨烯的未来石墨烯作为一种具有广泛应用前景的新型材料，其未来发展前景十分广阔。
随着石墨烯的研究不断深入，其应用领域也将不断扩展。
未来，石墨烯有望应用于更多的领域，如生物医学、环境保护等领域。
此外，石墨烯的制备技术也将不断改进和完善，使其在工业化生产中得到更广泛的应用。
总结石墨烯的发现和研究历程可以追溯到20世纪60年代，但直到2004年才被成功分离出来。
自此以后，全球科学界对石墨烯进行了广泛的研究和探索，发现了其独特的物理和化学性质，并将其应用于电子器件、传感器、储能材料、光电器件、催化剂等领域。
功能材料大事件
功能材料大事件——石墨烯的发现
有不同的影响，只要测量DNA分子通过时产生的微小电压差异，就可以知道到底是哪一个碱基正在游过纳米洞。
这样，就可以达成目的[83]。
抗菌物质
中国科学院上海分院的科学家发现石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长超级有效，而且不会伤害到人体细胞。
假若石墨烯氧化物对其他细菌也具有抗菌性，则可能找到一系列新的应用，像自动除去气味的鞋子，或保存食品新鲜的包装[84]。
石墨烯感光元件
一群来自新加坡专精于石墨烯材质研究的科学家们，现在研发出将石墨烯应用于相机感光元件的最新技术，可望彻底颠覆未来的数位感光元件技术发展。
新加坡南洋理工大学学者，研发出了一个以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件，可望透过其特殊结构，让感光元件感光能力比起传统CMOS或CCD要好上1,000倍，而且损耗的能源也仅需原本的1/10。
这个感度感觉几乎提升到爆表的最新感光元件技术，根据资料，实际上还真的厉害到超出人眼可视的中红外线范围。
与许多新的感光元件技术相同，这项技术初期将率先被应用在监视器与卫星影像领域之中。
但研究也指出，此技术终将应用在一般的数码相机/ 摄影机之上，而且还提到假若真的进入消费领域，他们承诺这个以石墨烯打造的最新感光元件，还可让制造成本压到现今的1/5低。
是说，看过石墨烯应用在电池领域堪称神奇的技术进展后，好像也不难想像它将对摄影带来的技术冲击（更高感度、更省电、更便宜）。
石墨烯发现过程
石墨烯发现过程石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构材料，具有极高的导电性和强度，被誉为“二十一世纪的奇迹材料”。
石墨烯的发现过程是一个曲折而令人惊叹的故事。
2004年，曾获得诺贝尔物理学奖的英国物理学家安德鲁·盖门和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，与他们的学生安德烈·赫姆尔和谢尔盖·诺沃肖洛夫在实验室进行了一项名为“机械剥离”的实验。
他们使用一块胶带，反复剥离一块石墨试样的表面，希望能够得到更薄的碳层。
然而，他们在实验中发现，无论剥离多少次，最终得到的都是一个只有一个原子厚度的碳层。
这个层就是石墨烯。
石墨烯的发现引起了科学界的广泛关注。
人们意识到，这种材料具有许多惊人的物理和化学特性，可能会对电子学、光学、能源等领域带来革命性的变革。
因此，盖门和诺沃肖洛夫的发现被授予了诺贝尔物理学奖。
接下来的几年里，科学家们对石墨烯的性质进行了深入研究，并试图开发出制备石墨烯的新方法。
他们发现，除了机械剥离外，还可以使用化学气相沉积、溶液剥离等方法制备石墨烯。
这些新方法大大提高了石墨烯的制备效率和质量，为石墨烯的应用研究提供了更多可能性。
石墨烯的发现也催生了一系列的研究领域和应用。
在电子学领域，石墨烯的高导电性使其成为制备高性能晶体管和传感器的理想材料。
在光学领域，石墨烯的宽带隙和高透明性使其成为制备高效光伏器件和柔性显示屏的理想选择。
此外，石墨烯还具有出色的热传导性能和机械强度，可应用于能源储存、复合材料和生物医学等领域。
然而，石墨烯的大规模制备和应用仍然面临许多挑战。
首先，目前制备石墨烯的方法仍然相对复杂和昂贵，需要进一步改进和优化。
其次，石墨烯的性质和应用仍然存在许多未知的领域，需要更多的研究和探索。
最后，石墨烯的商业化应用还面临市场需求和成本等方面的考量。
石墨烯的发现过程是一个充满挑战和机遇的故事。
科学家们通过不断的实验和研究，最终发现了这种具有独特性质的材料，并为其应用研究开辟了新的道路。
石墨烯发现的故事
石墨烯发现的故事
摘要：
一、石墨烯的发现背景
二、石墨烯的特性与应用
三、石墨烯发现的意义和前景
正文：
石墨烯是一种只有一个原子层厚的二维材料，具有令人惊叹的物理特性。
它的强度、导电性和透明度等都超越了其他材料。
这个神奇的材料的发现，开启了一个全新的科技时代。
石墨烯的发现源于对石墨的研究。
石墨是一种常见的碳的同素异形体，具有良好的导电性和热稳定性。
科学家们一直对石墨的导电机制感兴趣，希望找到一种能够解释这种现象的理论。
2004年，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功地在实验中分离出单层石墨，并证实了石墨烯的存在。
这一发现为他们赢得了2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯的特性使其在众多领域具有广泛的应用前景。
首先，石墨烯是一种优秀的导电材料，可用于制造更高效的电子器件。
其高强度和柔韧性使其成为的理想材料，可用于制造柔性显示屏、太阳能电池板等。
此外，石墨烯的超高热导率使其在散热领域具有巨大的潜力。
石墨烯的发现对我国科技发展具有重要意义。
我国政府高度重视石墨烯产业的发展，将其列为战略性新兴产业。
目前，我国在石墨烯研究和应用方面取得了世界领先的成果。
例如，我国科学家成功研发出石墨烯电池，其充电速度
远超传统电池。
此外，石墨烯在医疗、能源、环保等领域也取得了显著的应用。
总之，石墨烯的发现开启了二维材料研究的新篇章。
它所带来的创新技术和应用前景无法估量。
石墨烯发现的故事
石墨烯发现的故事
石墨烯，一种只有一个原子层厚的二维材料，近年来在全球范围内备受关注。
其独特的光滑表面、高强度、导电性和超薄特性使其在科学研究和应用领域具有广泛的前景。
石墨烯的发现故事充满了传奇色彩，今天我们就来回顾一下这一重要的科学历程。
石墨烯的发现可以追溯到2004年，当时安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功实验制得石墨烯。
他们采用胶带剥离法制备出这种只有一个原子层厚的材料，这一突破性成果使他们荣获2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯的发现为全球科学家打开了一个全新的研究领域，激发了人们对二维材料的研究热情。
石墨烯的特性使其在众多领域具有广泛应用。
首先，石墨烯具有极高的强度和韧性，是目前已知强度最高的材料。
这一特性使其在航空航天、汽车制造等高强度结构件领域具有巨大潜力。
其次，石墨烯具有良好的导电性，可以应用于高性能电子器件的制造。
此外，石墨烯还具有优异的热传导性能，有望解决现代电子设备散热问题。
石墨烯的发现对于我国科技发展具有重要意义。
我国政府高度重视石墨烯产业的发展，将其列为战略性新兴产业。
近年来，我国石墨烯研究取得了世界领先的成果，推动了石墨烯材料的产业化进程。
在新能源、智能制造、生物医疗等领域，石墨烯的应用正在逐步改变我们的生活。
总之，石墨烯的发现不仅为科学研究提供了新的方向，也为我国科技发展带来了前所未有的机遇。
权健自然医学藏象石墨烯原理解析
权健自然医学藏象石墨烯原理解析历史来源：2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家Andre Geim（安德烈·盖姆）和Konstantin Novoselov（克斯特亚·诺沃消洛夫）发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。
他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。
不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们使用普通胶带获得了只有一个原子厚度的一小片碳，这就是石墨烯。
只有一个原子厚度，看似普通的一层薄薄的碳，缔造了2010年度的诺贝尔物理学奖。
安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫向世人展现了形状如此平整的碳元素在量子物理学的神奇世界中所具有的杰出性能。
力学特性：石墨烯是目前已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。
而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。
因此将石墨烯按比例置入纤维中，可以赋予纺织产品很好的弹性且不易变形。
导热特性：石墨烯具有非常好的热传导性能。
纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，因此藏象石墨烯纤维织物与人体体温结合能自动导热，从而促进人体毛细血管血液循环，能活化细胞组织、加快新陈代谢、活血通络、快速祛湿除菌、保持身体持久干爽。
电子特性：石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm2/（V-s），这一数值超过了硅材料的10倍，是目前已知载流子迁移率最高的物质锑化铟（InSb）的两倍以上，且电子迁移率受温度变化的影响较小。
而石墨烯中的载流子遵循一种特殊的量子隧道效应，在碰到杂质时不会产生背散射，这是石墨烯局域超强导电性以及很高的载流子迁移率的原因。
因此藏象石墨烯纤维织物的导电特性可以避免织物静电的产生，如果将藏象石墨烯纤维织物生产成服装用作加油站、加气站、危化品仓库等场所作业人员的工作服装，可以有效防止静电带来的危险发生。
解读“石墨烯”
解读“石墨烯”作者：成会明来源：《中国科技术语》2020年第03期石墨烯（graphene）是碳单质的一种同素异形体，由碳原子以sp2杂化方式形成的六角环状二维原子晶体材料，也是以sp2杂化为主的碳质材料的基本结构单元。
理论上，石墨烯只有单个碳原子层的厚度，约0.35纳米。
实际上，人们常把10层以内的薄层石墨统称为石墨烯材料。
石墨烯译自英文“graphene”，是由graphite（石墨）和ene（烯类词尾）组合而成的名词。
2010年10月，瑞典皇家科学院宣布将2010年度诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授，以表彰他们在石墨烯方面的开创性实验研究。
这是继1996年诺贝尔化学奖授予富勒烯的发现之后，再次表彰碳材料领域的重大科学成就。
事实上，人类对石墨烯的结构并不陌生，石墨烯与石墨、金刚石一样，完全由碳原子构成。
它是由单层碳原子构成的二维蜂窝状晶体材料。
石墨烯的研究可追溯到20世纪40年代，1947年，加拿大的菲利普·华莱士首次计算了石墨烯的电子结构，发现其具有奇特的线性色散关系。
1962年，德国的汉斯-皮特·波姆将氧化石墨还原，在透射电子显微镜下观察到了原子厚度的石墨烯片。
2004年，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫采用了简单有效的粘胶带剥離法，从石墨晶体中分离出高质量的单层和少层石墨烯，使对石墨烯性质的研究成为可能，并发现其具有半金属特性和双极性电场效应。
随后，科学家们陆续发现石墨烯具有许多独特而优异的物理、化学、力学性质，如无质量的狄拉克费米子、量子霍尔效应、极高的载流子迁移率、亚微米尺度的弹道输运特性，以及超大比表面积和极高的热导率、透光率、弹性模量与强度。
因此，石墨烯可能在信息、能源、航空、航天等领域获得重要应用，包括用于新型动力电池、高效散热膜、透明触摸屏、可穿戴设备、超灵敏传感器、智能玻璃、低损耗光纤、高频晶体管、防弹衣、轻质高强航空航天材料，等等。
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盖姆
出，利用透明胶带将它的上层剥下，石墨薄片便会 剥黏在胶带上。重复数次相同的过程，胶带上就黏 着越来越薄的薄片。 然后， 他将胶带放置溶液中融化， 得到超薄的石墨薄片， 只有 10 层厚。 不过几个星期， 他的团队即开始利用此材料制造初步的晶体管。 接着 不断地改进技术， 终于得到了第一个石墨烯片。 盖姆 说： “我们和大自然开了玩笑，先是制造出三维的材 料——石墨，然后又将它一层层剥下来。 ” 2004 年 10 月，盖姆在《科学》杂志（ Science） 发表了一篇论文，宣布成功制出石墨烯片，标题为 《薄似原子之碳薄膜的电场效应》 。 这篇论文现在在 材料物理方面是最常被引用的论文之一。 2005 年， 研究人员已成功分离出石墨烯片，它只有一个原子 的厚度，也许是宇宙间最薄的物质，呈现出高质量 的晶格，结构没有缺陷。这种结构使得其性质有趣， 展现令人惊讶的新物理。
①
杨信男
译
盖姆曾说，他主要的研究策略 是利用他所拥有的研究资源，尽量 用手边的设备做新的研究，他称此 为他的“组合政策” ： “这些是你所 拥有的不同配备，你必须利用你所 仅有的资源来建构新东西。 ”以石墨 烯来说，他的实验室装备正适合研 究这类微小的样品。 纳米碳管从以前到现在都是材 料研究的主要领域，盖姆认为或许 打开形态，有可能做出类似纳米碳 管的东西。他想到将石墨磨至只剩 10～ 100 层厚，然后研究它的性质。 于是他指派一个学生做此工作，磨 出一石墨细片，大约 1000 层厚，但 距离目标还差一点。这时盖姆又想
物理学史中的十月
2004 年 10 月 22 日：发现石墨烯 （译自 APS News，2009 年 10 月）
萧如珀
科学家时常找出巧妙的方法 来达成他们的研究目标， 即使那目 标是许多物理学家都认定长不出 来的名符其实之二维物质。 2003 年， 一位足智多谋的物理学家拿一 块石墨和一些透明胶带， 以无比的 耐心与坚持， 制造出一种神奇的奇 特新物质，它是纸质的百万倍薄， 比钻石坚固，传导性胜过铜， 我们 叫它石墨烯。 当有关石墨烯的第一 篇论文于第二年发表出来时， 它震 惊了物理界。 最先和同事诺沃肖洛夫
硅芯片上极皱的石墨烯片的扫描电子显微照片 （荷兰基础物质研究基金会）
（本文转载自 2012 年 10 月 《物理双月刊》 ，网 址 ： .tw/bimonth/index.php; 萧如珀，自由业；杨信男，台湾大学物理系，Email: snyang@.tw）
① 盖姆和他的主要合作者诺沃肖洛夫（原为盖姆的博士 学生）于 2010 年因“在二维石墨烯的开创性实验” ，获颁诺贝 尔物理奖。
石墨烯最明显的用途是可用它来取代硅芯片， 因为硅晶圆技术正快速地接近基本的极限（低于 10 纳米， 1 纳米为 10 亿分之 1 米） 。也可以利用外延 生长技术，即在晶格间距相当的晶体基底上面产生 单层石墨烯，制造出石墨烯芯片以供电子应用。因
（ Kostya Novoselov）一起发现石 墨烯的是盖姆（ Andre Geim） 。盖 姆先就读于莫斯科物理科技大学， 再于俄罗斯莫斯科东北切尔诺戈洛夫卡 （ Chernogolovka）的固态物理学院获得博士学位。 他花了两年在俄罗斯微电子科技学院，之后在英国 诺丁汉大学 （ Nottingham University） 任研究员。 1994 年， 他接受荷兰奈梅亨大学 （ University of Nijmegen） 的教职，2001 年，搬回英国曼彻斯特大学，成为介 观科学和纳米技术中心主任。 盖姆擅长寻找古怪但有重要性的研究题目，他 于 1997 年使用磁场让一只青蛙漂浮升空， 登上报纸 头版头条，于 2000 年获得搞笑诺贝尔奖。他曾和他 钟爱的仓鼠（ hamster）共同发表一篇论文《探测地 球自转的反磁性悬浮回转仪》 ， 坚持说： “ H. A. M. S. ter Tisha 对悬浮实验有最直接的贡献。 ” （根据维基 百科全书，那只仓鼠后来还申请了荷兰奈梅亨大学 的博士学位。 ） 2007 年，他的实验室开发出一种仿 照壁虎黏性脚垫的微制造黏着剂。
此，石墨烯在太赫范畴高频率晶体管，或建造纳米 尺度微型的印刷电路板使用方面很有前景。但它也 有着技术上的障碍，因为石墨烯有金属性，所以科 学家需要设计出让材料半导电的方法；此外，假如 科学家要将石墨烯片大规模应用于工业用途上，还 需开发出大量生产此材料的技术。 目前，石墨烯正被开发为塑料的填充物，以制 造复合材料，正如纳米碳管被用以增加水泥材料的 强度。此外，悬架着的石墨烯还能被用在液晶银幕 中所需的透明且能导电的薄膜。 石墨烯甚至 有本领制服 盖姆不光彩 的五年 之 痒，他过去时常每隔几年就试图更换研究题目。然 而，现在他甚至把他认为深具前景的壁虎黏胶研究 搁置一旁，而主要集中于石墨烯的探讨上，他承认 这是他到目前为止所做最有意义的科学成果。盖姆 于 2007 年告诉《科学》 （ Science）杂志说： “在石墨 烯方面，每年都有新的结果以及新的研究次领域出 现，足以开启、激发研究的热潮。我要在此投入更 多心力，直到完全涵盖整个领域，发掘所有有趣的 科学为止。完成之后，我就会再往前走。 ”
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碎裂。 研究者说，鲨鱼与人类在进食方式上存在很大 差异， 尖吻鲭鲨撕 扯猎物身上的肉、 虎鲨是切割啃咬， 而人类则依靠餐 刀。 因此人类与鲨 鱼牙齿的区别不 是在硬度上， 而是 最初的设计用途 就不同。 （ 高 凌 云 编 译 自 ）
现代物理知识
2012
年8月2来自 人类牙齿其实和鲨鱼牙齿 一样坚硬 虽然你的牙 齿大部分由 比 鲨鱼牙齿更软的矿物质组成，但是根据《结构生物 学杂志》 （ Journal of Structural Biology）的测试报 告，它们其实一样坚硬。 鲨鱼牙齿覆盖的矿物质主要是氟磷灰石， 纯净 的含氟磷酸盐要比人类牙齿外层珐琅质中的羟基 磷灰石更坚硬。但是当尖吻鲭鲨（如图）和虎鲨牙 齿表面冲压上微小的金属椎体， 研究者发现珐琅化 的鲨鱼牙齿外层不如人类智齿上的珐琅质坚硬。 这 是因为其表面不是纯净的矿物质而是与蛋白质整 合在一起， 这样矿物质才不会在突如其来的撞击下
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从基本的观点来说，石墨烯最令人振奋的性能 是它的传导电子会整装成行为似中微子或接近光速 电子的准粒子，呈现相对论性的物理行为。在大多 数的物质中，带电的粒子行为较像古典的形式。盖 姆拿大型强子对撞机 （ Large Hadron Collider， LHC） 来比较它的效应， “只不过就在你的桌上就可观测 到。 ” 这使得粒子物理和天体物理的某些概念可以小 规模的在桌上来测试，而不需要用到数百万美元的 对撞机。
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