石墨烯
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石墨烯是由碳原子构成的二维晶体，碳原子排列与石墨的单原子层一样(蜂窝状--英语：'honeycomb')。
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[编辑] 命名
Graphene(石墨烯)是其英文名，该命名与graphite（石墨）有关,其中文名目前尚未定下。有人使用“单层石墨”作为称呼。[2] 我们暂且将它称为(石墨烯)。[3]
[编辑] 发现
Graphene(石墨烯)在2004年被曼彻斯特大学A.K.Geim 领导研究组发现。[4] [5]
[编辑] 石墨烯简介
完美的石墨烯是二维的, 它只包括六角元胞(等角六边形); 如果有五角元胞和七角元胞存在,那么他们构成石墨烯的缺陷。如果少量的五角元胞细胞会使石墨烯翘曲入形状; 12个五角元胞的会形成富勒烯(fullerene)。
碳纳米管(nanotube)也被认为是卷成圆桶的石墨烯[6]；另外石墨烯还被做成弹道输运晶体管(ballistic transistor)并且吸引了大批科学家的兴趣 。在2006年3月, 佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology) 研究员宣布, 他们成功地制造了石墨烯平面场效应晶体管并观测到了量子干涉效应。并基于此研究出根据石墨烯为基础的电路. [7]
[编辑] 制备方法
目前有三种方法制备石墨烯,一种是加热SiC的方法[8], 另一种是轻微摩擦法或撕胶带法 [9].第三种是化学分散法.[10].
[编辑] 重要性质
[编辑] 电子输运
在发现graphene以前，大多数（如果不是所有的话）物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以，它的发现立即震撼了凝聚态物理界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。这些可能归结于graphene在纳米级别上的微观扭曲。[11]
Graphene还表现出了异常的整数量子霍尔行为。其霍尔电导=2e²/h,6e²/h,10e²/h.... 为量子电导的奇数倍，且可以在室温下观测到。这个行为已被科学家解释为“电子在graphene里遵守相对论量子力学，没有静质量(massless electron)”。
更重要的是，目前尚未有人观察到graphene中的分数量子霍尔效应，尽管磁场最高加到了30特斯拉。2007年，先后三篇文章声称在graphene的p-n或p-n-p结中观察到了分数量子霍尔行为。物理理论家已经解释了这一现象。[12][13][14] 目前关于Graphene的研究进展在这里。[15].
[编辑] 氧化石墨烯(graphene oxide)
通过對石墨烯進行氧化及化工处理，然后使他们漂浮在水中，石墨烯會剥落並形成有強力鍵的单层。这些被稱為氧化石墨烯的层状材料被测量到具有32 GPa的拉伸模数[16]。
[编辑] 参考文献
- ^ http://www.ntu.edu.sg/home/yuting/papers/Nano%20Lett-Ni.pdf
- ^ http://theory.iphy.ac.cn/Chinese/cv/qfsun/qfsun.htm
- ^ http://www.ece.nus.edu.sg/stfpage/elewuyh/wuyihong.htm
- ^ Novoselov, K.S. et al. "Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films", Science, Vol 306 (5696), p. 666-669, 2004 DOI:10.1126/science.1102896
- ^ Novoselov, K.S. et al. "Two-dimensional atomic crystals", PNAS, Vol 102 (30), p. 10451-10453, January 26, 2005 DOI:10.1073/pnas.0502848102
- ^ Savage, N.（2009年4月16日）．Researchers Unzip Carbon Nanotubes to Make Ribbons of Graphene: A new route to the narrow graphene ribbons needed in electronics．en:IEEE Spectrum．於2009年5月1日查閱．
- ^ Carbon-Based Electronics: Researchers Develop Foundation for Circuitry and Devices Based on Graphite（2006年3月14日）．
- ^ http://www.physics.gatech.edu/npeg/publications/BergerJPhysChemCondMat04.pdf
- ^ 详细内容在 slide 10, http://www.princeton.edu/~pccm/outreach/REU2006/REU2006Presentations/moskowitz.pdf
- ^ http://www.stanford.edu/dept/chemistry/faculty/dai/group/pubs.htm
- ^ Nature 446, 60-63 (1 March 2007)DOI:10.1038/nature05545
- ^ J. R. Williams, L. C. DiCarlo, and C. M. Marcus, Science 317, 638 (2007)。
- ^ D. A. Abanin and L. S. Levitov, Science 317, 641 (2007)。
- ^ Barbaros Özyilmaz etal，Phys. Rev. Lett. 99, 166804 (2007)
- ^ The Rise of Graphene] A review article by A.K. Geim & K.S. Novoselov in Nature Materials 6, 183-191 (2007) http://onnes.ph.man.ac.uk/nano/Publications/Naturemat_2007Review.pdf )
- ^ Graphene Oxide Paper．Technology Transfer Program, Northwestern University．
