神奇的石墨烯

瑞典皇家科学院2010年10月5日宣布,将该年度诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学两位俄裔科学家海姆(A.Geim)和诺沃肖洛夫(K.Novoselov),以表彰他们在石墨烯(graphene)研究领域的"开创性实验".今年51岁的海姆和36岁的诺沃肖洛夫都出生于俄罗斯,一同在俄罗斯开始物理学研究生涯,现同为英国曼彻斯特大学物理与天文学院教授,且还是师生和多年的研究搭档.     

2010年度诺贝尔奖获得者简介

物理学奖: 英国曼彻斯特大学科学家海姆(A.Geim)和诺沃肖洛夫(K.Novoselov)因在制备二维空间材料"石墨烯"方面的突破性实验获2010年度诺贝尔物理学奖.石墨烯是至今发现的厚度最薄、强度最高的材料,有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破,一旦投入实际应用将给人类社会带来革命性变化.     

《生死阴阳界》

死亡体验，最初记录临死体验的人是瑞士地质学家，登山家阿尔贝特·海姆。1892年，他在登山俱乐部《年报》上发表了一篇纪实文章，文章记载了他的登山同伴遇险，死而复生30例。     

诺贝尔物理学奖花落“石墨烯”

<正>2010年10月5日,因对石墨烯的开创性研究,瑞典皇家科学院将本届诺贝尔物理学奖授予了两位出生于俄罗斯、现在英国曼彻斯特大学工作的物理学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦     

神奇材料石墨烯——2010年度诺贝尔物理学奖得主安德烈·盖姆访谈录

英国曼彻斯特大学的科学家安德烈·盖姆(Andre Geim,下图)与他的同事康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)一起,因发现石墨烯这种世界上最牢固的单层碳原子材料,而共同获得2010年度的诺贝尔物理学奖。在接受英国《自然》杂志采访时,盖姆解释了为何神奇材料石墨烯能赢得并完全无愧于今年的诺贝尔物理学奖,以及他为什么没有为这种材料的发现申请专利的原因。     

石墨烯的化学研究进展

评述了近3年来在石墨烯(graphene)制备化学、石墨烯化学改性、石墨烯表面化学和催化等方面取得的重要进展. 阐述了通过化学方法实现非支撑(freestanding)或准非支撑(quasifree- standing)石墨烯结构的可控和规模制备; 通过表面反应对石墨烯进行掺杂和官能化, 制备了石墨烷、石墨烯氧化物等具有特殊结构和性质的石墨烯相关化合物; 这些石墨烯及石墨烯相关材料(graphene and related materials)在催化、储氢等领域展现出非常重要的应用前景.     

欧盟石墨烯旗舰计划开花结果

正历时8年的欧盟石墨烯旗舰计划硕果累累,产出包括相关产品、衍生公司和先锋项目。石墨烯层沉积在硅晶片上,用于比利时微电子研究中心(IMEC)开发的微电子和计算应用2013年,欧盟启动了一项为期10年、斥资10亿欧元的计划,称为石墨烯旗舰计划(Graphene Flagship)。这是欧盟有史以来规模最大的三个有针对性的技术研发计划之一,旨在为石墨烯二维材料创造应用和市场,并使欧洲占据石墨烯技术的最前沿。欧盟于2013年启动了另一个专注于人脑的旗舰计划,于2018年启动了涵盖量子技术的第三个旗舰计划,这两个计划也都是为期10年、斥资10亿欧元。     

石墨烯：单原子层二维碳晶体——2010年诺贝尔物理学奖简介

  石墨烯--石墨的极限形式,具有独特的单原子层二维晶体结构,2004年首次由英国曼彻斯特大学的两位科学家：安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖罗夫（Konstantin Novoselov）成功剥离出来。2010年,二人因在石墨烯方面的开创性实验而获得诺贝尔物理学奖。作者从碳材料的发展史出发,结合石墨烯的结构、制备方法及其性能,综述了石墨烯领域的研究工作,对其发展趋势及将面临的挑战进行了评述。     

第四种中微子正式“死亡”

有争议的第四种中微子终于被宣布“死亡”。牛津大学的物理学家安德鲁·海姆最近承认他犯了一个错误。他的小组曾于1991年进行过一个实验,似乎表明有一种质量为17电子伏特的中微子存在。海姆的坦诚态度得到了许多理论物理学家的欢迎。因为如果真有一种17电子伏特的中微子存在,那末物理学家关于宇宙创生及运行的良好理论将遭到毁灭。关于第四种中微子存在的“证据”最早是于1985年提出的。加拿大圭尔夫大学的辛普森在做一次氚衰变实验时,发现了具有不寻常能量的电子。辛普森认为这种不寻常可用同时发射出一种17电子伏特的     

原子的秘密

<正>德国科学家马克斯·冯·劳厄因发现晶体中X射线的衍射现象而获得1914年诺贝尔物理学奖。正是这种现象的发现促成了X射线晶体学的诞生。从那以后,研究者们就开始用衍射法来研究日益复杂的晶体结构,研究范围囊括了简单的矿物质、高科技材料如石墨烯和包括病毒的生物结构。随着科技的进步,探索的步伐也加快了:每年都会形成成千上万的新结构的影像。蛋白质晶体影像的分辨率在1990年突破了分辨单个原子的临界点,新的X射线源为捕捉极具挑战性的蛋白质影像创造了条件,这些蛋白质几乎不可能成长为大型晶体     

双光束激光干涉制备布基石墨烯仿生表面

提出一种利用双光束激光干涉系统制备多级石墨烯仿生表面的方法.利用Nd:YAG激光的双光束干涉系统在不同织物基底上对石墨烯氧化物薄膜进行干涉烧蚀,激光脱氧还原的同时产生石墨烯微纳结构.基底织物表面粗糙结构增大了石墨烯仿生薄膜表面粗糙度.布基的粗糙基底、激光烧蚀石墨烯微纳结构的双重作用形成多级结构的石墨烯仿生表面.这种石墨烯仿生表面不仅具有超疏水润湿性,还由于石墨烯微纳结构周期性而展现一定彩虹结构色.     

石墨烯单晶的可控生长

化学气相沉积(CVD)法作为合成石墨烯的主流方法之一,已在大面积、高质量石墨烯的可控制备领域获得了广泛应用.但由于生长基底形貌和生长过程动力学因素的影响,采用该方法获得的石墨烯一般是由小晶畴石墨烯拼接而成的多晶膜,晶畴之间的晶界会导致其物理化学性质与本征石墨烯有很大差别.完美的单晶内没有晶界,因此石墨烯单晶的性质与其理论预期接近,近年来石墨烯单晶的可控生长已成为一个重要的研究方向.石墨烯单晶的尺寸和形状是影响其性质的2个主要因素,此外,研究石墨烯单晶的大小及形状成因还有助于了解石墨烯单晶的生长机理.本文将介绍CVD法可控制备石墨烯单晶的一些代表性成果,探讨石墨烯单晶的大小和形状成因,简述石墨烯单晶在电子器件上的应用,展望石墨烯单晶可控生长的机遇与挑战.     

"太空电梯"制造之门

发现地球上"强度最高物质" 人们熟悉的铅笔是由石墨制成的,而石墨则是由无数只有碳原子厚度的石墨烯薄片压叠形成.石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料,是碳的二维结构.自从2004年石墨烯被发现以来,有关的科学研究就从未间断过.然而直到最近,美国科学家才首次证实了人们长久以来的怀疑,石墨烯竟是目前世界上已知的强度最高的材料!     

石墨烯片层孔道设计及其结构调控

石墨烯——最薄的二维碳材料,因其具有卓越的机械、光学、电子和热性能,使其在复合材料、电子器件、能源储存和吸附分离等许多领域都具有广泛的应用.石墨烯筛(graphene nanomesh)作为一种在石墨烯片层引入纳米孔的多孔石墨烯,除了具有石墨烯本身固有的特性之外,其可调控的孔结构设计为石墨烯筛功能性应用提供了新的选择.本文综述了常见的石墨烯筛合成方法并展望了其未来发展前景.     

永不落幕的“黎明”——瓦西里耶夫与《这里的黎明静悄悄》

2013年3月11日，莫斯科作家协会宜布：作家鲍里斯·利沃维奇·西里耶夫去世，享年89岁。     

石墨烯扭转结构的前沿研究进展

石墨烯间的扭转打破了传统的Bernal堆叠形式,在形成摩尔超晶格的同时引起了电子能带结构的重构.因此,扭转角作为石墨烯结构参数之一逐渐引起人们的注意.此前关于扭转石墨烯的研究多停留于理论阶段,而随着制备手段和理论研究的发展,研究者逐渐开始探索石墨烯扭转结构对其性能的影响规律.近年来,在魔角石墨烯中观察到的超导态和铁磁性引发了人们对于石墨烯扭转结构的大量关注和讨论.这些在常规碳材料中闻所未闻且未曾被预料到的奇特性质表明,以魔角为代表的扭转石墨烯中仍存在着诸多亟待解决的物理学问题.本文针对扭转石墨烯,特别是魔角石墨烯,围绕其制备方法、电子结构、表征手段和功能特性4个方面进行了较为全面的总结,提出了该领域现存的问题,并展望了扭转石墨烯相关研究的发展趋势.     

铜表面化学气相沉积石墨烯的研究进展:生长行为与控制制备

以铜作为基体的化学气相沉积法(CVD)是近年来发展起来的制备石墨烯的新方法,具有产物质量高、层数均一等优点,已成为制备大面积、单层石墨烯的主要方法.本文围绕铜表面CVD控制生长石墨烯,结合对石墨烯的结构和生长行为的初步认识,介绍了质量提高、层数控制以及无转移生长等控制制备方面的最新研究进展,并展望了该方法制备石墨烯的可能发展方向,包括大尺寸石墨烯单晶以及不同堆垛方式的双层石墨烯的控制生长等.     

石墨烯基金属氧化物纳米复合结构材料的制备及应用于水体中污染物的吸附研究进展

石墨烯及氧化石墨烯材料具有良好的物理化学性质、巨大的比表面积,使其适合成为水处理中的吸附剂用于污染物的去除.石墨烯基金属氧化物纳米材料,兼具石墨烯和金属氧化物纳米粒子的固有特性,金属氧化物纳米粒子的存在不但阻止石墨烯的团聚,石墨烯基材料也进一步防止了纳米粒子的凝聚,两者共存产生协同效应,使复合材料具有更大的比表面积和吸附效能用于污染物的去除.本文综述了用于环境中污染物去除的石墨烯基金属氧化物的种类、不同复合材料的性能以及复合材料对水体中重金属离子、有机污染物的吸附性能等,探讨污染物去除机理,并进一步展望适合于不同种类污染物去除的石墨烯基金属氧化物的结构性能特点.     

绝缘衬底上石墨烯的化学气相沉积制备与器件应用

石墨烯作为一种拥有优异性能的二维晶体材料,其制备方法与潜在应用在最近几年内得到了广泛研究.与现有半导体硅工艺相匹配的化学气相沉积方法因其能够以低成本大规模制备高质量石墨烯,逐渐成为工业化大规模制备石墨烯的首选技术.然而,金属上通过化学气相沉积生长的石墨烯需要转移到绝缘衬底上才可以用于器件制备、电学性能表征等后期工作,而目前的转移技术无法避免对石墨烯的质量造成影响.如果在绝缘衬底表面直接生长石墨烯将有效避免石墨烯的转移工艺,从而有望在目标绝缘衬底上直接获得大面积高质量石墨烯.本文系统性介绍了近几年来绝缘衬底上生长石墨烯的相关研究进展,总结并展望了绝缘衬底上石墨烯生长、应用的发展前景与需要攻克的难题.     

单层氮化硼涂层实现固体表面改性

正石墨烯等二维原子晶体材料技术可以把表面涂层降到单原子厚度,并具有抗腐蚀和抗氧化等涂层性质.但单原子涂层能否实现固体表面润湿性改性却面临困境:2012年莱斯大学等学者报道单层石墨烯丝毫不改变固体表面的亲疏水性的实验结果,提出石墨烯是"亲疏水性透明的"(Nat Mater,11,217,2012);但MIT的研究者否定这种"透明性",认为是"半透明的",即单层石墨烯仅能部分改