石墨烯-2010诺贝尔物理学奖
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。
石墨烯玩出来的诺贝尔奖
石墨烯玩出来的诺贝尔奖石墨烯是一种由碳原子排列成二维晶格的新材料，它具有独特的物理和化学性质，被认为是未来科技领域的重要材料之一。
石墨烯的发现引起了科学界的广泛关注，并且于2010年获得了诺贝尔物理学奖的殊荣。
石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国两位科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在实验中首次成功剥离得到了这种结构独特的材料。
他们使用普通的铅笔在胶带上来回剥离，再用显微镜观察到了由碳原子组成的一层薄膜，即石墨烯。
这个简单的实验手法引起了全球范围内科学家们的兴趣，成为了后来研究石墨烯的重要方法之一。
石墨烯的最重要的特点就是它的结构独特。
它仅由一个原子层的碳原子组成，这些碳原子呈六边形排列，形成了一个类似蜂窝状的结构。
这种结构使得石墨烯具有了一些非常独特的物理和化学性质。
石墨烯具有很高的导电性。
由于其结构特点，石墨烯中的碳原子之间只有三个共价键相连，第四个电子处于π轨道中。
这种特殊的电子结构导致了石墨烯中电子的运动不受到限制，因此石墨烯具有非常高的电子迁移率和导电性。
石墨烯具有很高的机械强度。
虽然石墨烯仅由一个原子层组成，但它的结构非常稳定，可以抵抗很大的拉力和压力。
这种特点使得石墨烯成为一种理想的材料用于制作新型的纳米器件和纳米材料。
石墨烯还具有很高的热导性、光学透明性和化学稳定性，这些特点为它在电子器件、光电材料、传感器等领域的应用提供了无限的可能。
随着石墨烯的发现和研究的深入，科学家们也逐渐认识到了石墨烯所具有的杰出特性。
2010年，石墨烯的发现者安德烈·海姆、康斯坦丁·诺沃肖洛夫和苏格兰科学家格拉夫因其在石墨烯方面的突出贡献而获得了诺贝尔物理学奖。
石墨烯的发现和研究不仅仅是一项科学研究成果，更是一种重要的科技突破。
石墨烯的应用前景非常广阔，在能源、信息技术、生物医药和环境保护等领域都有着巨大的潜力。
无论是制作更快更小的电子器件，还是制造更高效的太阳能电池，石墨烯都将发挥重要的作用。
2010年度诺贝尔物理学奖_有关二维石墨烯材料的开创性实验讲解
2010年度诺贝尔物理学奖:有关二维石墨烯材料的开创性实验2010年10月5日,瑞典皇家科学院宣布,2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学两位俄裔科学家 安德烈 海姆和康斯坦丁 诺沃肖洛夫,以表彰他们!有关二维石墨烯材料的开创性实验∀.封面是海姆和诺沃肖洛夫在曼彻斯特大学校园内的合影.海姆1958年生于俄罗斯索契,现年51岁,拥有荷兰国籍;而诺沃肖洛夫年仅36岁,拥有英国和俄罗斯双重国籍,是1973年以来最年轻的诺贝尔奖获得者.两人都在俄罗斯出生和长大,均毕业于莫斯科理工大学,并且是师生关系.相信我刊读者对二维材料石墨烯都不会感到陌生,二三年来#物理通报∃刊发了多篇关于石墨烯研究最新进展的报道,在颁奖前夕的2010年第10期还发表了有关报道.在瑞典皇家学院向大众介绍石墨烯的材料中说:!这是世界上最薄的,最坚固的材料.作为导体,它的导电性能像铜那样好;作为导热材料,它胜过目前已知的所有其他材料.它几乎完全透明,但又封闭性极好,那怕是最小的氢原子也不可以从中穿过%%这张近乎完美的网只有一层原子那么厚,它是由碳原子构成的,形同做小鸡笼子的六角丝网.∀[1]2004年10月海姆和诺沃肖洛夫在#S cience ∃发表第一篇关于石墨烯的论文,这篇文章迅速在全球引起强烈的反响.关于它的研究工作从基础理论和应用两个层面上爆发性地展开,并越来越热.近期#纳米科技∃上发表的论文有近14是有关石墨烯的.石墨烯由石墨制得,但这个过程并不容易.人们平常所用的铅笔中就含有石墨,石墨是种并不引人注目的寻常材料,人们也早就知道石墨有片层结构,但在海-诺之前并没有人得到过石墨烯.1mm 厚的石墨片是由3000000层石墨烯堆叠在一起,在把它分成3000000片之前它就是石墨片而不是石墨烯.只有把石墨片一层层分开,不断分开直到分无可分时,石墨烯才展露出它神奇的面貌.1 神奇的透明胶2008年8月,海姆在接受科学观察网站(www.science w atch.co m )专访时,讲述了他们当初如何制造石墨烯的故事[2].当时,海姆买了一大块高定向热解石墨,这是一种纯度非常高、通常用于分析的石墨材料.海姆把它交给了他新来的一位中国博士生,并给了他一台非常高级的抛光机,希望他能制作出尽可能薄的薄膜.三个星期过后,这位博士生拿着一个培养皿告诉海姆说做好了.海姆用显微镜观察培养皿底部的石墨斑,发现那足有10 m 厚,相当于1000层石墨烯的厚度.海姆于是问他,能不能磨得再薄一些?他告诉海姆,那还再需要一块石墨.要知道这种石墨每块大约要花300美元.海姆承认自己当时的态度可能不太好,于是,那位中国博士生对他说:!既然你这么聪明,那你就自己试试吧.∀海姆和诺沃肖洛夫去做了,他们采用了一种非常!简单∀的方法.因为石墨具有完整的层状解理特性,可以按层剥离.于是,他们用透明胶带在石墨上粘一下,这样就会有石墨层被粘在胶带上.再用一条新胶带,粘一下再拉开,这样,两段胶带都粘有石墨层,石墨层又变薄了.如此反复多次,胶带上的石墨层薄到只有一个碳原子的厚度时,石墨层也就变成了石墨烯.大家可以算一下,假设是前文提到的1mm 厚的石墨片,每次都是均匀地分开成两层,那么大约要用透明胶粘多少次之后能得到石墨烯呢?海姆对此有一句话!在手边往往就有一些很简单的但很管用的实验和发现∀.2 磁悬浮青蛙和周五狂热兴趣实验说起来海姆还得过一个!诺贝尔奖∀,那是2000年10月5日晚,第十届搞笑诺贝尔奖颁奖仪式在哈佛大学桑德斯礼堂举行.来自英国布里斯托大学的迈克尔 贝里和荷兰内梅亨大学的安德烈 海姆,因!磁悬浮青蛙∀的研究而共同获得搞笑诺贝尔物理学奖.2由科学幽默杂志#不可思议的研究纪事∃主办的搞笑诺贝尔奖,从1991年开始,每年10月上旬也就是在诺贝尔奖颁布之前颁布.由诺贝尔奖获得者参加的搞笑诺贝尔奖评选委员会,将按照!乍看很搞笑,之后却令人深思∀的评奖原则,评选出涵盖了诺贝尔奖的10个奖项的获奖人.海姆在接受诺贝尔基金会网站电话采访时提到了此事.海姆是一个思维活跃的人,他说有些研究人员从读博士学位起被导师领入一个领域,从此一生都从事相近的研究,但他不是.不同性格的人有不同的做事风格,海姆说他从来不会很长时间都一直从事单一的研究内容,他总在进行一个项目的同时考虑在这个领域还有没有其他的相关的事情,利用现有的研究设备还可以搞点什么.虽然这样的尝试一百次中有九十九次都会失败,但他一直坚持!周五晚间实验∀搞一些纯兴趣的东西.!飞行青蛙∀就是其中之一,还有一个是模拟壁虎爪子搞的爬墙装置.很幸运,石墨烯也是其中之一,一百次!手边实验∀中成功的那一次.诺沃肖洛夫在接受同样的采访时,正巧在进行一个实验.他对记者说:!海姆是个神奇的物理学家,我得说我从他那里学到了很多%%∀记者让他描述一下他的实验室,他说那就是个狂热之地.!人们认为我们在做物理,实际上我们没有,我们在做科学,这句话的意思是,我们的研究兴趣要远远比那些特定的物理学领域或者物理学本身宽泛得多,海姆称之为周五晚间实验,实际上就是我们在那里做一些疯狂的事情,石墨烯就是其中之一.∀据诺沃肖洛夫的说法,用透明胶带分离石墨烯就是想看看到底石墨能分离到什么程度,纯粹的周五晚间狂热实验.然而在分离成功后,顺手拈来进行的一系列测试,让他们非常吃惊地发现石墨烯是一种不同于以前任何材料的!奇迹材料∀.记者问诺沃肖洛夫,海姆有个!臭名昭著的恶习∀就是频繁变换研究领域,为何在石墨烯这个领域一进去就是6年.对此诺沃肖洛夫说他们!非常不幸∀地因为兴趣所至陷了进去.3 阿拉斯加淘金者 海姆海姆对他在发现石墨烯之后的5年里的工作有一个描述!我就像杰克伦敦笔下的阿拉斯加淘金者,在一大片旷野里用小棍插出自已的地盘,然后闷头挖金子.∀他之所以能在石墨烯领域一去五六年就是因为石墨烯的应用实在是太广泛了.作为一名!淘金者∀现在他涉及的领域主要有石墨烯液晶显示、超敏感化学传感器和石墨烯晶体管.当石墨烯的研究迅速升温后,海姆拥有了数量众多的竞争者,不过他说在最初的3年还是很轻松地在很多的地盘上插上了写着海姆名字的小棍.虽然目前在这个领域有成千上万的研究者在努力淘金,但他目前还没有从这个拥挤的研究领域中转移出去的打算.例如在超敏感化学传感器领域,从物理到化学的知识跨度绝不小于从飞行青蛙到石墨烯,因此他对在这一领域内的研究还远远没到失去新鲜感的地步.4 梦想中的世界关于石墨烯可能的应用研究人员们给予了极高的关注,真的都像是一群淘金者那样试图在旷野中圈出一块金矿,虽然大部分的尝试对我们来说就像是科幻,但很多项目已经在付诸实践,就像海姆和诺沃肖洛夫正在做的那些研究.石墨烯的导电能力被寄予了厚望,良好的电和热的传导能力,超强的强度,人们期待在将来制造出高效、轻质、高强度的石墨烯电缆,其结果将是革命性的,输电线将由铜线时代进入碳线时代.石墨烯晶体管被认为最有希望超越和取代硅晶体管而成为未来计算机的核心,高速、低能耗、体积进一步小型化的碳基集成电路将使未来的计算机有远超现在计算机的强大运算能力,计算机将由硅时代进入碳时代.石墨烯超高的强度,可以制造出更坚固的复合材料,用之取代铝材,飞机可以变得更轻,飞得更远,更加安全.取代钢材制造汽车,建筑楼房%%制造人造卫星%%制造纸一样薄的移动电话%%制造太阳能电池%%石墨烯的发现打开了通往新世界的大门,但谁也无法预言石墨烯的未来究竟会如何,包括海姆和诺沃肖洛夫,当记者问及海姆石墨烯研究的未来时,他开玩笑地说他只能预言已经发生的事情.但无论如何!机会仅会眷顾那些有准备的大脑∀.参考文献1 T he R oy al Sw ed ish A cade m y of S ciences.the N obel P riz e i nPhys ics f or2010,Inform ation for the P ublic.N obelpr ize[w eb]2 马文方.石墨烯:透明胶带成就的诺贝尔奖.中国计算机报,2010-10-25(40)吴江滨 编译3。
石墨烯发明者获2010年诺贝尔物理学奖
石墨烯发明者获2010年诺贝尔物理学奖瑞典皇家科学院宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予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，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
海姆和诺沃肖洛夫于2004年制成石墨烯材料。
这是目前世界上最薄的材料，仅有一个原子厚。
自那时起，石墨烯迅速成为物理学和材料学的热门话题。
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。
成果解读：石墨烯--二维碳的奇妙世界碳是最重要的元素之一，它有着独特的性质，是所有地球生命的基础。
纯碳能以截然不同的形式存在，可以是坚硬的钻石，也可以是柔软的石墨。
2010年诺贝尔物理学奖所指向的，是碳的另一张奇妙脸孔：石墨烯。
想象有那么一张单层的网，每一个网格都是一个完美的六边形，每一个绳结都是一个碳原子。
这张网只有一个原子那么厚，可以说没有高度、只有长宽，是二维而不是三维的。
这就是石墨烯，它是二维的碳，人类已知的最薄材料，一种正为物理学和材料学带来许多新发现的东西。
由于这种材料是从石墨中制取的，而且包含烯类物质的基本特征--碳原子之间的双键，所以称为石墨烯。
实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。
石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。
层与层之间附着得很松散，容易滑动，使得石墨非常软、容易剥落。
铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
科学家在20世纪40年代就对类似石墨烯的结构进行过理论研究，但在此后很长时间里，制取单层石墨烯的努力一直没有成功，有人认为这样的二维材料是不可能在常温下稳定存在的。
2004年10月，发表在美国《科学》杂志上的一篇论文推翻了这种认知。
2010年诺贝尔奖
2010年诺贝尔奖：石墨烯发明者斩获物理学奖
新华社斯德哥尔摩10月5日电(报道员孙锲记者吴平) 瑞典皇家科学院5日宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予荷兰籍物理学家安德烈·海姆和拥有英国与俄罗斯双重国籍的物理学家康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
瑞典皇家科学院常任秘书诺尔马克宣读了获奖者名单及其获奖成就。
他说，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫制备出了石墨烯材料，并发现它所具有的非凡属性，向世界展示了量子物理学的奇妙。
随后，诺贝尔物理学奖两名评选委员伦德斯特伦和德尔信对获奖者的研究成果作了介绍。
他们说，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫利用普通胶带成功地从石墨中剥离出石墨烯，这种材料仅有一个碳原子厚，是目前已知的最薄的材料。
作为电导体，它和铜有着一样出色的导电性；作为热导体，它比目前任何其他材料的导热效果都好。
利用石墨烯，科学家能够研发一系列具有特殊性质的新材料。
比如，石墨烯晶体管的传输速度远远超过目前的硅晶体管，因此有希望应用于全新超级计算机的研发；石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板，甚至太阳能电池。
如果和其他材料混合，石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体，从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性，因此其应用前景十分广阔。
瑞典皇家科学院认为，海姆和诺沃肖洛夫的研究成果不仅带来一场电子材料革命，而且还将极大促进汽车、飞机和航天工业的发展。
【历届诺贝尔奖得主(十一)】2010年物理学奖
2010年12月10日第一百一十届诺贝尔奖颁发物理学奖2010年：英国曼彻斯特大学科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因在二维空间材料石墨烯的突破性实验获奖。
安德烈·海姆安德烈·海姆（AndreGeim），英国曼彻斯特大学科学家。
父母为德国人，1958年10月出生于俄罗斯西南部城市索契，拥有荷兰国籍。
1987年在俄罗斯科学院固体物理学研究院获得博士学位，毕业在校工作三年后在英国和丹麦继续他的研究工作。
现受聘于英国曼彻斯特大学，1994年在荷兰奈梅亨大学担任副教授，也是荷兰代尔夫特大学的名誉教授。
他于2001年加入曼彻斯特大学任物理教授。
在他的职业生涯中，海姆发表了超过150篇的顶尖文章，其中很多都发表在自然和科学杂志上。
简介安德烈·海姆[1]安德烈·海姆[1]他科研当中最受瞩目的就是2004年在曼彻斯特大学任教期间他和康斯坦丁发现了2维晶体的碳原子结构，也就是著名的石墨烯。
到目前为止他杰出的研究工作已经使他获得了无数的奖项。
其中包括2007年的MottPrize和2008年的EurophysicsPrize。
2009年4月他还获得了KörberEuropeanScienceAward。
2010年获得皇家学会350周年纪念荣誉研究教授。
.值得一提的是在发现石墨烯之前，早在2000年他还获得“搞笑诺贝尔奖”——通过磁性克服重力，让一只青蛙悬浮在半空中。
10年后的2010年他获得诺贝尔物理学奖。
他也是世界上唯一一个同时获得过诺贝尔奖和搞笑诺贝尔奖的科学家。
[2] 安德烈目前是曼彻斯特大学Langworthy研究教授也是曼彻斯特大学纳米科技中心主任，之前拥有此荣誉头衔的人包括发原子裂变的卢瑟福爵士，卢瑟福于1907-1919年在曼彻斯特大学工作，1908年获得诺贝尔化学奖。
在获奖后接受采访时安德烈·海姆说：“对于研究人员来讲，诺贝尔奖是一个至高无上的荣誉。
2010年诺贝尔物理学奖获得者及获奖原因
英国曼彻斯特大学2位科学家因在石墨烯方面的开创性实验获奖北京时间10月5日下午5点45分，2010年诺贝尔物理学奖揭晓，英国曼彻斯特大学2位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov）因在二维空间材料石墨烯（graphene）方面的开创性实验而获奖。
安德烈·盖姆（Andre Geim），荷兰公民。
1958年出生于俄罗斯索契。
1987年从俄罗斯科学院固态物理研究所获得博士学位。
英国曼彻斯特大学介观科学与纳米技术中心主任。
曼彻斯特大学物理学教授及皇家学会2010周年纪念研究教授。
康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov），英国和俄罗斯公民。
1974年出生于俄罗斯下塔吉尔。
2004年从荷兰内梅亨大学获得博士学位。
英国曼彻斯特大学教授及皇家学会研究员。
只有一个原子厚度，看似普通的一层薄薄的碳，缔造了本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。
作为由碳组成的一种结构，石墨烯是一种全新的材料——不单单是其厚度达到前所未有的小，而且其强度也是非常高。
同时，它也具有和铜一样的良好导电性，在导热方面，更是超越了目前已知的其他所有材料。
石墨烯近乎完全透明，但其原子排列之紧密，却连具有最小气体分子结构的氦都无法穿透它。
碳——地球生命的基本组成元素——再次让世人吃惊。
安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫是从一块普通得不能再普通的石墨中发现石墨烯的。
他们使用普通胶带获得了只有一个原子厚度的一小片碳。
而在当时，很多人都认为如此薄的结晶材料是非常不稳定的。
然而，有了石墨烯，物理学家们对具有独特性能的新型二维材料的研制如今已成为可能。
石墨烯的出现使得量子物理学研究实验发生了新的转折。
2010诺贝尔物理学奖
2010诺贝尔物理学奖得主:把科研当成快乐的游戏 2010年10月15日 11:16 中国新闻周刊安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫今年的诺贝尔物理学奖可能最具娱乐性：一对师徒用透明胶带在制作铅笔芯的石墨中发现了一种二维平面材料，他们中的一位还曾获得过“搞笑诺贝尔奖”本刊记者/钱炜10月5日，瑞典皇家科学院宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位科学家——现年52岁的安德烈·海姆和36岁的康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
研究：“search”而非“research”石墨烯是怎么被发现的？对此，海姆2008年在接受《科学观察》采访时解释说，除了拥有设备和相关方面的知识，一个重要原因是自己有一种“科研恶习”。
他说，“那段时间里，我关注研究碳纳米管的那拨人，对他们时不时地声称获得这样或那样牛的成果觉得恶心。
我想，我可以做一点不同于碳纳米管的东西，为什么不把碳纳米管剖开呢？于是，就有了后来的研究。
”起初，海姆请实验室新来的一名中国博士生将一块高定向裂解石墨制成薄膜，要求尽可能薄，并给了他一台精巧的抛光机。
三周后，这名博士生拿着培养皿来见海姆，说他成功了。
海姆用显微镜一看，那些石墨碎片估计仍有1000层左右。
海姆希望他能将石墨碎片研磨得更薄一些，但这名博士生最后说：“如果你这么聪明，就自己试试。
”于是这成了一个转折点，海姆决定自己来试试，他就用透明胶带来做这件事。
如今，海姆所用的方法，被业界戏称为“透明胶带技术”。
由于层间的作用力非常弱，石墨很容易剥落脱离。
将石墨放在透明胶带上，反复撕拉 10～20下左右，就获得了10层左右的石墨——这正是海姆当初的实验，他们并没有直接获得石墨烯，但10层左右的石墨就已表现出了足够特殊的物理性能。
海姆曾用磁性克服重力，让一只青蛙漂浮在半空中，因此获得了2000年的“搞笑诺贝尔奖”。
诺贝尔基金会也形容这对师徒“把科学研究当成快乐的游戏”。
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完美的石墨烯是二维 的, 它只包括六角元胞 (等角六边形)如果有五角 元胞和七角元胞存在,那 么他们构成石墨烯的缺陷。 如果少量的五角元胞细胞 会使石墨烯翘曲; 12个五 角元胞的会形成富勒烯。 碳纳米管也被认为是卷成 圆桶的石墨烯。 石墨烯是构建其它维 数碳质材料（如零维富勒 烯、一维纳米碳管、三维 石墨）的基本单元。
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在室温下硅基处理器的运行速度达到 4-5GHz 后就很难在继续提高。
使用石墨烯作为基质生产出的处理器 能够达到1THz（即1000GHz） 科学家认为，利用石墨烯制造晶体 管，有可能最终替代现有的硅材料， 成为未来的超高速计算机的基础。
二维材料石墨烯
--2010年诺贝尔物理学奖
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学两位 俄裔物理学家——安德烈· 海姆和康斯坦丁· 诺沃肖洛夫， 以表彰他们“有关二维材料石墨烯的开创性实验”。
石墨烯简介
金刚石和石墨是人们熟悉的三维结构碳材料。 1985 年，零维富勒烯的发现第一次从维度上丰富 了碳材料。1991 年，碳纳米管的出现再一次将碳 材料的维度扩展到一维空间。当零维、一维和三 维的碳材料被成功合成后，对二维晶体结构实际 存在的可能性，科学界一直存在着争论。传统理 论认为，准二维晶体结构因为本身的热力学不稳 定性，在通常条件下会迅速分解，自然界中不能 稳定存在。2004 年，盖姆和诺沃肖罗夫首次从高 定向热解石墨上成功分离出单层石墨片——石墨 烯，完善了碳材料的维度结构体系，打开了二维 材料之门，使人们得以在二维尺度空间研究材料 的特殊性能。他们在石墨烯的发现、开创性实验 对后续研究发挥着重大引领作用。
用胶带“撕出”的诺贝尔奖
2004年,他们在Science上収表了关亍石墨 烯的第一篇文章,介绍了单层石墨烯的获叏 方法及其场效应特性检测结果。让人意想 丌到的是,他们所采用的方法,即所谓的“微 机械剥离法”的关键之处竟然是用最普通 的胶带在高定向热解石墨上反复剥离以最 终获得单层石墨烯。 石墨烯的収现过程也成为了顶级科研成果 诞生的一个经典范例:明确的目标,偶然的収 现,简单的方法,重大的意义。
悬浮在磁场中的青蛙
Thank You!
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石墨烯的应用
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搞笑诺贝尔奖
• 悬浮在磁场中的青蛙 • 2000年，获奖者Andre Geim，磁悬浮青蛙研究。 他是第一位诺贝尔奖、搞 笑诺贝尔奖双料获奖者。 用磁铁将一只青蛙悬浮在 空中。 • 偶尔在其他的方向上做一 点远离自己专业范畴的课 题并丌是坏事，往往有可 能得到出人意料的结果， 即使原来的想法很简单。
他们用胶带从石墨上粘下薄片，这样的薄 片仍然包含许多层石墨烯。但反复粘上十 到二十次之后，薄片就变得越来越薄，最 终产生一些单层石墨烯。这个看上去非常 简单、一点儿也丌高科技的方法，并丌是 他们的首创。在此之前就有人试过，但没 能辨识出单层石墨烯。海姆和诺沃肖洛夫 把剥离下来的薄片放在氧化硅基板上，光 的干涉效应使薄片在显微镜下呈现彩色条 纹，就像油膜在水面上产生的效果。利用 这种效应，他们观察到了单层石墨烯。
从零维的富勒烯、一维的碳纳米管到二维的石墨烯,碳的 同素异形体不断被丰富; 这三种材料的发现者也分别被授予 1996年Nobel化学奖、2008年Kavli纳米科学奖、2010年的 Nobel物理奖。纵观这三种材料的发现过程所体现的三种不同 的曲折性,恰恰折射出科学研究的魅力。
用胶带“撕出”的诺贝ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ奖
神奇的石墨烯
• 石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义， 它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可 以通过实验来验证，例如电子无视障碍、 实现幽灵一般的穿越。 • 石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材 料，断裂强度比最好的钢材还要高出百倍。 • 石墨烯的导电性比铜更好，导热性远超一 切其他材料。
石墨烯的应用