石墨烯

——碳家族中又一种性质独特的新材料（摘要）

中国科学院金属研究所成会明研究员和任文才博士在《2008科学发展报告》上发表题为“石墨烯——碳家族中又一种性质独特的新材料”的文章，对石墨烯的结构和发展、理论研究价值、应用前景等进行了介绍。

文章首先对石墨烯进行了简单介绍。石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，厚度仅为头发的20万分之一，是构建其它维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元，具有极好的结晶性及电学质量。

文章接着概述了石墨烯的发展情况。石墨烯的理论研究已有60多年的历史，被广泛用来描述不同结构的碳质材料的性能。真正能够独立存在的二维石墨烯晶体由2004年英国曼彻斯特大学的Novoselov等利用胶带剥离高定向石墨的方法获得，并发现石墨烯载流子的相对论粒子特性，从而引发石墨烯研究热。

接着，文章分析了石墨烯的理论研究价值，阐述其丰富而新奇的物理现象。石墨烯是零带隙半导体，具备独特的载流子特性和优异的电学质量。石墨烯独特的电子结构为粒子物理中难以观察到的相对论量子电动力学效应的验证提供了便捷的手段。另外，弯曲石墨烯的量子电动力学现象研究可能有助于解决某些宇宙学问题。

文章进一步介绍了石墨烯在纳电子器件及其它方面的可能应用。在纳电子器件方面，石墨烯的可能应用包括：电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管；进一步减小器件开关时间，THz超高频率的操作响应特性；探索单电子器件；在同一片石墨烯上集成整个电路。其它潜在应用包括：复合材料；作为电池电极材料以提高电池效率、储氢材料领域、场发射材料、量子计算机以及超灵敏传感器等领域。

最后，文章总结了石墨烯的发展，预计将来石墨烯在理论研究和实际应用领域存在巨大潜力和发展前景。