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师生俩制备出比钢强百倍的石墨烯

王朝探索·作者佚名  2010-10-06

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安德烈·海姆

康斯坦丁·诺沃肖洛夫

据美国麻省理工学院《技术评论》杂志报道,韩国研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上,制造出了一块电视机大小的纯石墨烯。他们表示,这是迄今为止“块头”最大的石墨烯块。随后,他们用该石墨烯块首次制造出了一块柔性触摸屏。

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(左图)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(右图),以表彰这对师生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表示,两位学者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。评审委员会发布的新闻稿称石墨烯为“完美原子晶体”,作为二维结构单层碳原子材料,强度相当于钢的100倍,导电性能好、导热性能强。综合新华社消息 本版图片均为资料图片

很神奇 用普通胶带剥离出石墨烯

诺贝尔物理学奖两名评选委员表示,两位学者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。

很意外 都忘记了物理学奖揭晓日

评审委员会现场,当记者询问获奖感受时,海姆答曰 “意料之外、震惊”,说他忘了当天是物理学奖揭晓的日子。另一名记者问及当天后续日程安排,海姆回答:“回去工作。”海姆前一天工作到晚9时,5日早晨接获评审委员会获奖通知时正在电脑前回复一份邮件。依照他的说法,前一天睡得不错。他说,“我试着像以前一样生活,”因为自己不是因为获奖就会“余生停止工作的人”。

海姆现年51岁,诺沃肖洛夫36岁。两人在荷兰奈梅亨大学相识,诺沃肖洛夫完成博士学业后追随海姆到英国曼彻斯特大学工作,在实验室内应用“机械微应力技术”获得石墨烯,2004年10月发表第一篇论文。

很快乐 把研究工作视为“游戏”

新闻发布会上,美联社记者问及石墨烯的应用前景,海姆回答,他无法作具体预测,但以塑料作比,推断石墨烯“有改变人们生活的潜力”。海姆坦言,一些同事先前告诉他,石墨烯研究会成为诺贝尔奖获奖项目。他的回应是,“不认为(发表第一篇论文)6年后就会获奖”。

一名记者新闻发布会后采访一名评审委员时提出疑问,他们是否仅凭那一篇论文就在6年后获奖,所获回答是:当然不是以一篇论文为依据,而涉及石墨烯的“分离、认定和分类”。

新闻稿中,评审委员会介绍,把研究工作视为“游戏”是海姆和康斯坦丁团队的特点之一,“在过程中学习,谁知道,或许有一天会中大奖”。

获奖者小传

曾拿过“搞笑诺贝尔奖”

两位学者都出生于俄罗斯,都是在俄罗斯开始物理学研究生涯,两人现在同为英国曼彻斯特大学物理与天文学院教授,而且他们还是师生和多年的研究搭档。2000年,安德烈·海姆还获得“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。

这两位教授的获奖,也使曼彻斯特大学现有的诺贝尔奖得主人数增加到4名。曼彻斯特大学校长南希·罗斯韦尔说,“这又是一个在对科学的兴趣和实践基础上作出重大发现的例子,他们的发现具有重要的社会经济意义。”新华社

诺奖评审委员会告知,今后,卫星、飞机和轿车可以用这类新型复合材料制造。

应用前景广阔

石墨烯几乎完全透明,却极为致密,即使原子尺寸最小的氦气也无法穿透。这些性状可由量子物理学加以解释。

石墨烯与塑料混合,可望形成导体,用于输送电子,同时具备更强的机械性能和耐热性能。

物理学奖评审委员会预期,石墨烯与塑料复合,可以凭借韧性,创制“新型超强材料”,兼具超薄、超柔和超轻特性。评审委员会在新闻稿中告知:“今后,卫星、飞机和轿车可以用这类新型复合材料制造。”

在特定领域内,如电子行业,石墨烯适合制作透明触摸屏、透光板和太阳能电池。如用于制造晶体管集成电路,石墨烯可望超越硅晶体,突破现有物理极限,使电脑运行速度更快、能耗降低。

新华社

何时普及

石墨烯只有一根头发直径1%,南京学者认为——大规模运用尚需时日

石墨烯像个平面的蜂巢

从 2007年起,南京大学物理学院国家杰出青年基金获得者、教育部长江特聘教授王伯根就开始关注这种新型材料。“石墨烯是从石墨中一层一层剥离出来的,是单层的石墨。”王伯根教授解释,石墨烯是以sp2轨道杂化的碳原子形成的单层原子蜂窝状六角平面晶体,六边形的每个点上都是相同的碳原子。其厚度仅为 0.335 nm,只有一根头发丝直径的百分之一,是目前世界上存在的最薄的材料。

导电性能比金属强得多

除了强度很大外,石墨烯还有超强的导电性。王伯根教授一直关注石墨烯中电子输运特性的理论研究,他解释“由于石墨烯中电子的低能行为与相对论性的中微子非常相似,这使得它能以极快的速度(约为光速的1/300)、几乎毫无阻力地通过前进道路上所遇到的障碍”。由于这种性能,石墨烯在微电子领域将有巨大的应用前景。研究人员甚至将石墨烯看作是目前大规模集成电路中硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机。

大规模运用仍需相当时日

既然发现了这种神奇的新型材料,能否将它的神奇特性为人类所用呢?“要真正大规模应用,还有很多的困难,需要走过相当长的科研之路。”王伯根教授介绍,首先,目前石墨烯的面积还不能做得很大,一旦做大,很容易使得表面坑坑洼洼,很难达到严格的二维。另外,各种制备方法都可能使原本应该是标准六边形的石墨烯丢失碳原子,形成有缺陷的石墨烯。因此,如果大规模应用石墨烯,必定要先解决这两个难题,一个就是如何将石墨烯面积做大,另一个就是将石墨烯制作得形状完美、 毫无杂质。

快报记者 谢静娴

 
 
 
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