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石墨烯

六方晶格中碳的二维形式。
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描述

石墨烯是碳的二维同素异形体,其中碳原子以六角形排列在单个的单原子厚层中。它被广泛认为刺激了对许多其他2D材料的研究。

石墨烯的理论和表面观测已有几十年的历史,但在2004年,曼彻斯特大学的安德烈·海姆和克斯特亚·诺沃肖洛夫分离出了石墨烯,并对其进行了表征,他们的研究为他们赢得了2010年诺贝尔物理学奖。研究人员使用胶带从大块石墨中去除薄片,然后反复分离薄片。

石墨烯没有带隙,导电性能非常好,据报道,室温下电子迁移率超过15000 cm2⋅V−1⋅s−1。热导率高,材料也接近透明,按厚度比例比钢强100倍左右。

虽然石墨烯和其他2D材料可以在研究环境中使用机械剥离(胶带法)少量分离,但将其应用于商业层面则更加困难。另一个选择,电化学夹层,将惰性分子渗透到化学气相沉积膜中,化学隔离顶层,同时继续使用基材作为机械支撑。另一种取决于原子层的沉积个别层,其次是钝化层。可采用逐层沉积法进行构造范德华异质结构在这种方法中,一堆材料被范德华力固定在一起,而每一层都保持其二维特性。

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