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蓋姆談三維世界的二維石墨烯:材料革命來了
http://www.CRNTT.com   2022-02-19 10:48:41


(來源:世界頂尖科學家論壇)
  中評社北京2月19日電/據澎湃新聞報道,“環顧我們的四周,所有物體都是3維(3D)的。它們有長度、寬度和厚度,你找不到缺少任一以上特征的東西。直到近幾年,我們對宇宙的感知和理解依然是,真正的低維材料不能存在於我們的3D世界中。”近日,2010年諾貝爾物理學獎得主安德烈·蓋姆(Andre Geim)接受澎湃新聞專訪時如是開場。

  安德烈·蓋姆為英國曼徹斯特大學教授,世界頂尖科學家協會成員。因對於二維材料石墨烯的開創性實驗研究,蓋姆與康斯坦丁·諾沃肖洛夫共同獲得了2010年諾貝爾物理學獎。因在磁懸浮,壁虎膠帶和石墨烯三個前沿研究方面的貢獻,蓋姆多次被湯森路透評為世界上最活躍的科學家之一。2000年,他還幽默了一把,使用磁性克服重力作用讓一只青蛙懸浮在半空,被授予搞笑諾貝爾獎(IgNobel Prizes)。

  “2004年,世界上第一個真正的二維(2D)材料——石墨烯出現了,它不再有3D材料的標準特性之一即厚度,這種材料薄到了任何材料能達到的極限,它只有一個原子厚。像這樣的材料原本是被推定為不存在,被大多數通用自然法則所禁止的。”蓋姆對澎湃新聞表示。

  2004年,蓋姆與諾沃肖洛夫通過“撕膠帶”的方式獲得了單層石墨結構,即使用普通膠帶用純石墨剝離石墨烯層,直到只剩下一層石墨烯。在將膠帶組件溶解在丙酮中並乾燥後,就可以在顯微鏡下觀察到石墨烯。6年後,他們因“利用膠帶成功地從石墨中剝離出石墨烯”獲諾貝爾物理學獎。

  石墨烯是六角形晶格中一個原子厚的碳片,與金剛石、石墨以及富勒烯都是碳元素的同素異形體。同素異形體即指由單一元素組成,但因排列方式不同而具有截然不同特性的化學元素。

  石墨烯是二維碳基材料,由一個原子厚的碳層組成,被認為是世界上最薄、最堅固的材料。它具有類似石墨的結構,但其密度與碳纖維相同,並且比鋁輕五倍。石墨烯是一種幾近完美導熱材料和電導體,可能超過矽而成為製作下一代計算機芯片的材料。石墨烯幾乎完全透明,因此可以成為觸摸屏和太陽能電池的理想材料。

  因為石墨烯的神奇特性,從量子計算到醫療保健,市面上存在著各種含有石墨烯的產品,如石墨烯暖器、石墨烯充電寶、石墨烯面膜等。比較被廣為知曉的如本屆北京冬奧會的禮儀服裝,在冬奧會運動場館內溫度最低可達零下30多攝氏度,為了讓頒獎禮儀服裝美觀又保暖,衣服裡特意添加了中國航發為冬奧會研發的石墨烯發熱材料。

  中國航發石墨烯材料冬奧專項項目負責人陳利軍表示,禮服裡有一套內膽,這套內膽用了全套的石墨烯新裝備。看著禮儀姑娘外面穿的很薄,但裡面的石墨烯內膽會提供溫度的保障。 


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