石墨烯,未来的材料

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  去年的诺贝尔物理学奖授予 CCD 图像传感器的发明人 Willard S.Boyle 和 George E.Smith,这项始于1969年发明让人类从胶片中解脱出来,极大的改变了我们的影像世界。前段时间媒体都在关注今年的诺贝尔物理学花落谁家,现在终于有了结果。

  瑞典皇家科学院将2010年的诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位教授 Andre Geim 和 Konstantin Novoselov,以表彰他们对石墨烯的研究。

2010年诺贝尔物理学奖主题:石墨烯,未来的材料

  石墨烯是至今发现的厚度最薄和的强度最高的材料。薄是因为石墨烯是由碳原子构成的二维晶体,厚度只有一个原子。虽然薄到极致却非常致密,即使原子尺寸最小的氦也无法穿透它。

  令人惊讶的是,提取这种神奇的物质并不困难。这两位科学家最初是用透明胶带从石墨晶体上“粘”出一片石墨烯的(再这之前砖家们都认为这东西只是理论上的物质,而且不可能稳定存在)。

  当然科学界都在关注石墨烯的研究进展。可以想象这种神奇的材料一旦投入实际应用将会给人类社会带来多少革命性的变化。

  以下是几张关于石墨烯的图:

  电子穿过石墨烯的速度与硅相比要快得多,这使得它有可能成为未来电脑芯片的主力。

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  美国西北太平洋国家实验室正与一家私人公司合作研发一种高容量和能快速充电的电池。秘诀就是在锂离子电池中添加石墨烯,提高功率和循环稳定性。

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  中国的科研人员发现细菌的细胞在石墨烯的纸上无法生长,而人类细胞则不会受损。利用这一点可以利用它来做绷带、食品包装甚至抗菌T恤衫。

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  石墨烯有强大的磁场力。通过将片状石墨烯变形为“纳米泡泡”,科学家通过观测电子的行为估算出它们在其中受到300特斯拉的磁场力,而这之前的所有所有试验最高测到的是85特斯拉。这一发现有助于了解石墨烯的光电磁性质。

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  这张图是电子显微镜下观测的石墨烯片,其碳原子间距仅0.14纳米(原文说观测到每分钟6000万转,是指它的原子吗?这里不太懂,望专业人士答疑)。

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  基于石墨烯的照明设备将会廉价而且环保。用石墨烯做的 LECs(光电化学电池)可以取代基于金属的 OLEDs(有机发光二极管),还可以取代灯具的传统金属石墨电极使之更便宜且更易回收。

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