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标题: 违反物理定律的石墨烯冲击半导体产业 [打印本页]

作者: wxg1988 时间: 2013-7-22 10:08 标题: 违反物理定律的石墨烯冲击半导体产业

石墨烯有很多匪夷所思的特性，至今连科学家也解释不了。例如，它有生物兼容性，植入生物体后不会有排异反应，这样给很多现代诊疗带来福音，还有，它在抗癌上也很神奇，在石墨烯上癌细胞难以成活但是正常细胞可以存活。

　　
　　一、撕胶带大法发现石墨烯

　　
　　1930年以来的物理理论都认为二维结构会在原子力的作用下塌缩成一个点，因此二维材料只存在于理论上，例如著名俄国物理学家朗道(LevLandau)等人就已证明，二维材料的热运动涨落会破坏自身的结构。实验上制备石墨烯的种种失败尝试似乎也在佐证着这一结论，比如石墨层越薄，就越容易卷曲成球状或柱状，而无法维持平面结构。因此，制备石墨烯曾被很多人认为是注定无法成功的。

　　
　　但是，英国的两，位物理学家盖姆（AndreGeim）和诺奥肖洛夫（KonstantinNovoselov）不信这个邪，他们用类似撕胶带的机械方式从石墨中分离出石墨烯，他们采用了所谓的“透明胶大法”(Scotchtapetechnique)，即用透明胶粘住石墨层的两个面，然后撕开，使之分为两片。通过不断重复这一“大法”，并辅以其它手段，他们最终制备出了石墨烯。凭借这个，两位物理学家获得了2010年诺贝尔物理学奖。（这也太搞了，看来搞高科技并不一定要大投入，搞点胶带就可以了）其实，真实情况没这么简单，两位科学家的研究前后持续了一年多的时间，制备出的石墨烯则只有几平方微米，要用高倍显微镜才能观测。

　　
　　显微镜下的是石墨烯

　　
　　石墨烯晶体结构

　　
　　石墨烯是一种由碳原子以蜂巢结构组成的六角形平面薄膜，它只有一个碳原子厚度，所以它是一种二维结构的材料。

　　
　　二、石墨烯的神奇特性

　　
　　物理学家们发现石墨烯中的电子运动具有很奇特的性质，它其中的电子只有波动性没有粒子性，也就是说电子的质量仿佛是不存在的，这种性质使石墨烯成为了一种罕见的可用于研究所谓相对论量子力学的凝聚态物质——因为无质量的粒子必须以光速运动，从而必须用相对论量子力学来描述。而更奇妙的是，那种相对论量子力学中的“光速”并不是真空中的光速，而只有后者的1/300。

　　
　　石墨烯还具有所谓的量子霍耳效应(quantumHalleffect)，这种本身就是诺贝尔奖量级的重要效应以往是要在极低温下才能显现的，石墨烯却能将它带到室温下。诺沃肖洛夫在接受媒体采访时曾经表示，要让物理学家们改变自己的研究方向，必须用比他们所研究的有趣十倍的东西来引诱。石墨烯对很多理论物理学家来说无疑就具有那样的魅力，因而吸引了众多的追随者。

　　
　　金虎说，石墨烯有很多匪夷所思的特性，至今连科学家也解释不了。例如，它有生物兼容性，植入生物体后不会有排异反应，这样给很多现代诊疗带来福音，还有，它在抗癌上也很神奇，在石墨烯上癌细胞难以成活但是正常细胞可以存活。

　　　　
　　石墨烯的电阻率低，比铜和银还低，而它的电子迁移率很高，用它做晶体管材料，可以大大提升处理器的时钟主频，麻省理工学院电子工程和计算机科学系副教授TomasPalacios曾表示，在现有技术条件下，产生4、5GHz以上的频率难度都相当高。而石墨烯倍频器可以让系统运行在500GHz到1000GHz的范畴内。金虎也表示仅采用0.18nm工艺，就可以制造出100GHZ的处理器。

　　
　　石墨烯是机械强度最高的纳米材料，有人设想用它可以制造太空天梯，就是谷歌的一个X计划。

　　
　　此外，石墨烯还可以在电池、超级电容器、太阳能灯方面发挥作用。

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