超新星石墨烯

2018-10-25 12:21
科普童话·百科探秘 2018年10期
关键词:寒门薄片光环

告别了神秘的插班生镓,咱们再来认识一下智能时代里的超级新星——石墨烯。

寒门贵子

石墨烯——绰号单层墨,是二维的碳纳米材料。为什么说它出自寒门寒门呢?因为石墨烯既不是闪亮亮挂在脖子上的金属,也不是掘地三尺也难得一见的稀有矿石,而是来自石墨。我们熟悉的铅笔芯,就是石墨——层层叠起来的石墨烯。

2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫首次从石墨中分离出了石墨烯。他们从石墨中剥离出石墨薄片,然后把薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。通过反复重复这一过程,当石墨薄片越来越薄,只剩下一层碳原子时,这就是石墨烯了。

光环加身

出自寒门的石墨烯刚一问世,就被发现带有无数明星光环的加持。这些光环让它瞬间成为未来几十年中最耀眼的材料之一。

光环一:薄如蝉翼。石墨烯是目前世界上最薄的材料,只有0.34纳米厚,十万层石墨烯叠加起来的厚度才有一根头发丝粗细。

光环二:无坚不摧。石墨烯比钻石还要坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。如果用石墨烯制成包装袋,两吨重的物品也休想撑破它!

光环三:晶莹剔透。石墨烯几乎完全透光,用石墨烯涂层的电池板制成的太阳能储能电池,完全是个储能利器,可以为未来的电动汽车、无人机、航天等设备提供源源不断的动力能源。

光环四:神行太保。石墨烯有着超乎想象的导电能力。光速够快了吧?而石墨烯中的电子速率为光速的三百分之一。智能手机、超高速寬带、计算机芯片都会利用石墨烯的导电速度而彻底进化。

光环五:神奇的柔术。石墨烯还有着超凡的柔韧度。双层石墨烯的1平方毫米薄片上可以承载上百万不同的电子设备,并且可随意改装。从理论上来说,未来的手机可能超薄、超轻,甚至可以卷起来绑在手腕上。

“革命”风暴

这些耀眼的光环让“超级材料”石墨烯成了新世纪的宠儿,瞬间在微电子世界刮起了一股“革命”风暴。卫星、飞机、传感器、晶体管、超级计算机……都因为石墨烯而掀起来新的“革命”。

美国科学家用石墨烯研制出一款光学调制器,只有头发丝的四百分之一细。它具备的高速信号传输能力,有可能将互联网传输速度提高一万倍。去下个电影?一秒钟都嫌多喽!

在未来的医学领域,石墨烯也将大放异彩。韩国科学技术研究所开发出一种高灵敏的石墨烯基生物传感器,只通过简单的血液检测就能诊断多种疾病。

2018年,我国成功启动了一条生产线,能够全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件,利用太阳能发电的难题,也将迎刃而解。

当然,石墨烯还没有褪去明星光环后面的小问题:超级昂贵的成本和十分复杂的技术工艺,这让它还无法在智能世界里大展拳脚。但提到未来,石墨烯依旧神采奕奕,它刮起的革命风暴其实才刚刚开始。

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