在前些年，全球掀起了一股轟動(dòng)的石墨烯材料熱潮。這個(gè)引人矚目的發(fā)現(xiàn)歸功于一位獨(dú)具創(chuàng)意的科學(xué)家，他不知何故萌生了一個(gè)奇特的想法：用膠帶撕石墨，以期使其不斷變薄，最終獲得所需的超薄石墨材料，并進(jìn)一步研究其性能。因此，他堅(jiān)持不懈地用膠帶撕拉了整整一個(gè)月。

圖源：Pixabay

意外之中，他的堅(jiān)持付出得到了巨大回報(bào)，終于創(chuàng)造出了一種極其強(qiáng)悍的新型材料——石墨烯。這種材料具有驚人的性能和特性，引起了科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。石墨烯的發(fā)現(xiàn)為材料科學(xué)打開了全新的大門，它在各個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用潛力。這個(gè)不可思議的故事充分展示了人類勇于創(chuàng)新和探索的精神，激勵(lì)著更多科學(xué)家繼續(xù)追求卓越，開創(chuàng)未來(lái)的輝煌。

石墨烯的發(fā)現(xiàn)過(guò)程可以追溯到2004年，由英國(guó)的兩位物理學(xué)家安德烈·蓋姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）共同完成。他們使用了一種簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方法，涉及膠帶和石墨。

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發(fā)現(xiàn)過(guò)程如下：

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：蓋姆和諾沃肖洛夫在一塊普通的石墨晶體上放置膠帶，并將膠帶粘在石墨上，然后用手撕開。

提取石墨片：在撕下膠帶時(shí)，石墨晶體會(huì)分成許多更薄的石墨片。然后，他們?cè)俅卧诹硪粔K膠帶上撕開石墨片，重復(fù)這個(gè)過(guò)程。

反復(fù)撕裂：他們不斷重復(fù)這個(gè)撕裂過(guò)程，每一次撕裂都會(huì)使石墨片變得更薄。

單層石墨片：在繼續(xù)撕裂的過(guò)程中，蓋姆和諾沃肖洛夫最終成功地獲得了只有一個(gè)原子層厚的石墨片。這個(gè)單原子層厚度的石墨片就是后來(lái)所稱的石墨烯。

在接受Sciencewatch網(wǎng)站采訪時(shí)，蓋姆教授這樣描述該方法：“你將膠帶貼在石墨或云母上，然后剝掉頂層。膠帶上會(huì)脫落石墨片。

“然后將膠帶對(duì)折，粘在上面的薄片上，然后再次將它們分開。重復(fù)此過(guò)程10或20次。每次，薄片都會(huì)分裂成越來(lái)越薄的薄片。

“最后，你的膠帶上會(huì)留下非常薄的薄片。你溶解膠帶，所有東西都會(huì)變成溶液。”

當(dāng)時(shí)，許多科學(xué)家認(rèn)為如此薄的晶體材料不可能保持穩(wěn)定。

與預(yù)期相反，薄片沒有聚集在一起或在溶液中滾動(dòng)。

研究人員生產(chǎn)的仍然是石墨，有幾層厚。但這是一個(gè)重大進(jìn)步，使研究人員能夠開始用薄碳片制造晶體管。

為了識(shí)別石墨烯的微小碎片，研究人員將他們用膠帶制成的石墨薄層轉(zhuǎn)移到由氧化硅制成的板上。

當(dāng)將板放在標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡下時(shí)，會(huì)顯現(xiàn)出彩虹般的顏色，類似于油濺到水上時(shí)看到的顏色。這使得研究人員能夠確定薄片中石墨烯層的數(shù)量。

現(xiàn)在有更復(fù)雜的方法來(lái)生產(chǎn)石墨烯，石墨烯具有一些非常特殊的性質(zhì)，比如高導(dǎo)電性、高熱導(dǎo)性、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度以及出色的光學(xué)特性，潛在的應(yīng)用范圍是無(wú)窮無(wú)盡的。

學(xué)術(shù)成就：蓋姆和諾沃肖洛夫于2004年發(fā)現(xiàn)石墨烯的工作，使得他們?cè)?010年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，以表彰他們對(duì)石墨烯發(fā)現(xiàn)和相關(guān)研究的突出貢獻(xiàn)。

供稿單位：重慶市無(wú)線電科普體驗(yàn)中心
審核專家：楊耀輝
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