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盖姆谈三维世界的二维石墨烯:材料革命来了
http://www.CRNTT.com   2022-02-19 10:48:41


(来源:世界顶尖科学家论坛)
  中评社北京2月19日电/据澎湃新闻报道,“环顾我们的四周,所有物体都是3维(3D)的。它们有长度、宽度和厚度,你找不到缺少任一以上特征的东西。直到近几年,我们对宇宙的感知和理解依然是,真正的低维材料不能存在于我们的3D世界中。”近日,2010年诺贝尔物理学奖得主安德烈·盖姆(Andre Geim)接受澎湃新闻专访时如是开场。

  安德烈·盖姆为英国曼彻斯特大学教授,世界顶尖科学家协会成员。因对于二维材料石墨烯的开创性实验研究,盖姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。因在磁悬浮,壁虎胶带和石墨烯三个前沿研究方面的贡献,盖姆多次被汤森路透评为世界上最活跃的科学家之一。2000年,他还幽默了一把,使用磁性克服重力作用让一只青蛙悬浮在半空,被授予搞笑诺贝尔奖(IgNobel Prizes)。

  “2004年,世界上第一个真正的二维(2D)材料——石墨烯出现了,它不再有3D材料的标准特性之一即厚度,这种材料薄到了任何材料能达到的极限,它只有一个原子厚。像这样的材料原本是被推定为不存在,被大多数通用自然法则所禁止的。”盖姆对澎湃新闻表示。

  2004年,盖姆与诺沃肖洛夫通过“撕胶带”的方式获得了单层石墨结构,即使用普通胶带用纯石墨剥离石墨烯层,直到只剩下一层石墨烯。在将胶带组件溶解在丙酮中并乾燥后,就可以在显微镜下观察到石墨烯。6年后,他们因“利用胶带成功地从石墨中剥离出石墨烯”获诺贝尔物理学奖。

  石墨烯是六角形晶格中一个原子厚的碳片,与金刚石、石墨以及富勒烯都是碳元素的同素异形体。同素异形体即指由单一元素组成,但因排列方式不同而具有截然不同特性的化学元素。

  石墨烯是二维碳基材料,由一个原子厚的碳层组成,被认为是世界上最薄、最坚固的材料。它具有类似石墨的结构,但其密度与碳纤维相同,并且比铝轻五倍。石墨烯是一种几近完美导热材料和电导体,可能超过硅而成为制作下一代计算机芯片的材料。石墨烯几乎完全透明,因此可以成为触摸屏和太阳能电池的理想材料。

  因为石墨烯的神奇特性,从量子计算到医疗保健,市面上存在着各种含有石墨烯的产品,如石墨烯暖器、石墨烯充电宝、石墨烯面膜等。比较被广为知晓的如本届北京冬奥会的礼仪服装,在冬奥会运动场馆内温度最低可达零下30多摄氏度,为了让颁奖礼仪服装美观又保暖,衣服里特意添加了中国航发为冬奥会研发的石墨烯发热材料。

  中国航发石墨烯材料冬奥专项项目负责人陈利军表示,礼服里有一套内胆,这套内胆用了全套的石墨烯新装备。看着礼仪姑娘外面穿的很薄,但里面的石墨烯内胆会提供温度的保障。 


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