石墨烯
碳的二維晶體結構 / 維基百科,自由的 encyclopedia
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石墨烯(graphene)又称單層石墨[1]、碳单层[2][3],是由石墨剥层制造出几近透明的纯碳材料。石墨烯的碳原子以sp2杂化轨道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,其厚度仅相当于1个碳原子的直径[4]。石墨烯是導熱及導電性极佳的奈米材料,其電阻率(約10-6 Ω·cm)比銅或銀低,可用來發展出更薄、導電更快的新一代電子元件。
石墨烯以前被認為是假設性的結構,無法單獨穩定存在[4],直至2004年,英国曼彻斯特大学物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功在實驗中從石墨中分離出石墨烯,而證實它可以單獨存在,兩人也因「在二维石墨烯材料的開創性實驗」,共同獲得2010年诺贝尔物理学奖[5]。
石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的纳米材料[6],它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光[7];導熱系數高達5,300 W/(m·K),高於奈米碳管和金刚石,常溫下其電子遷移率超過15,000 cm2/(V·s),又比纳米碳管或矽晶體(monocrystalline silicon)高,而電阻率只約10-6 Ω·cm,比銅或銀更低,為目前世上電阻率最小的材料[8][4]。由於它的電阻率極低,電子的移动速度極快,因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或電晶體。石墨烯實質上是一種透明、良好的導體,也適合用來製造透明觸控螢幕、光板,甚至是太陽能電池。