中國成功折疊石墨烯，解決數(shù)十年世界難題，可用于改進超級計算機

中國成功折疊石墨烯，解決數(shù)十年世界難題，可用于改進超級計算機

石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認為是一種未來革命性的材料。實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

我國科技進程腳步不斷，將古老的折紙藝術(shù)帶入微觀世界，獲得新突破。同時，韓國同類研究也取得進展，但其實際運用局限于小小市場，到此差在哪了？

近日，中國科學(xué)家成功在不改變其性質(zhì)的前提下折疊了顯微鏡下的石墨烯。這使得世界各地的科學(xué)家數(shù)十年徒勞無功的嘗試取得了成功。據(jù)悉，這項技術(shù)可用于改進超級計算機和制造納米機器、量子機器等方面。

石墨烯內(nèi)部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp2雜化軌道成鍵，并有如下的特點:碳原子有4個價電子，其中3個電子生成sp鍵，即每個碳原子都貢獻一個位于pz軌道上的未成鍵電子，近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵，新形成的π鍵呈半填滿狀態(tài)。

中國科學(xué)家能折疊展開石墨烯片不會撕裂

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，折疊石墨烯并非難事。但這次研究中，折疊對象是只有單原子厚度的石墨烯。困難在于原子粒子受到量子力學(xué)的影響，其規(guī)律與我們的日常經(jīng)驗相反。用通俗的方式來解讀，當(dāng)我們在折疊這種微觀薄片時，很可能導(dǎo)致它不聽話地移動或者直接一分為二。同時，相互靠近的兩個薄片總是會發(fā)生性質(zhì)的改變：雖然石墨烯僅僅是導(dǎo)體，但折疊它們時可以產(chǎn)生絕緣體或超導(dǎo)體。

而我國研究人員突破性地使用單個帶電原子彎曲超薄薄片，可以保持他們性質(zhì)不變，折疊和展開多次而沒有任何損壞；也可以調(diào)整至合適角度，使其性質(zhì)發(fā)生預(yù)期內(nèi)變化，比如超導(dǎo)體。

這意味著，與過去其他的實驗（折疊是隨機或偶然發(fā)生的）不同，我國的新技術(shù)允許科學(xué)家以原子級精度控制轉(zhuǎn)換。

并沒有在論文中他們一些技術(shù)細節(jié)，這意味著他國科學(xué)家應(yīng)該無法通過閱讀論文來復(fù)制這個過程。他的保密行為屬于一種必要措施，以保持中國在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

新技術(shù)可以有一些關(guān)鍵應(yīng)用。例如，將一片石墨烯折疊成“魔角”將使其成為超導(dǎo)體——電子可在沒有任何阻力的情況下通過。這項技術(shù)可用于改進計算機處理器的設(shè)計和制造。

目前，商業(yè)處理器是使用稱為晶片的大塊硅板制成的。但隨著晶體管等元件的尺寸縮小，提高計算機的速度和性能變得越來越困難。在幾年后，這項新技術(shù)將讓設(shè)計人員挑戰(zhàn)在原子層面上一個個構(gòu)建元件成為可能，為開發(fā)“夢想芯片”提供更多自由。

另一方面，該團隊希望他們的“折紙方法”可以幫助制造納米機器部件，例如石墨烯管和納米渦輪機的板材。在此基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)使用2D可調(diào)電子器件來制造石墨烯量子機器。

石墨烯是已知強度最高的材料之一，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，固有的拉伸強度為130GPa。而利用氫等離子改性的還原石墨烯也具有非常好的強度，平均模量可大0.25TPa。 由石墨烯薄片組成的石墨紙擁有很多的孔，因而石墨紙顯得很脆，然而，經(jīng)氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨紙則會異常堅固強韌。

與此同時韓國也在研究石墨烯。由韓國忠南國立大學(xué)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開發(fā)了一種新的石墨烯電極，用于在低溫下生產(chǎn)鈣鈦礦太陽能電池。然而其價值局限于提高新一代太陽能電池的商業(yè)化預(yù)期。

作為材料研究，與我國成果可用于改進計算機處理器、幫助制造納米機器部件和石墨烯量子機器相比，其適用范圍十分狹窄（僅限這種新電池），并且對前沿的微觀物理研究無貢獻。同樣是研究石墨烯，中國解韓國所不能解，領(lǐng)先的不止一大步。

本文出自東莞市捷誠石墨制品有限公司官網(wǎng)：http://zgzscp.com 權(quán)威發(fā)布，    東莞市捷誠石墨制品有限公司是一家集銷售、應(yīng)用開發(fā)，產(chǎn)品加工的石墨專業(yè)廠家，專門為模具行業(yè)、機械行業(yè)、真空熱處理爐、電子半導(dǎo)體及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)等提供石墨材料、石墨電極和相關(guān)的石墨制品，歡迎致電13549365158更多關(guān)于石墨制品方面信息，可回本網(wǎng)站產(chǎn)品頁面詳細了解點擊：石墨制品  石墨模具  石墨坩堝 石墨轉(zhuǎn)子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體 石墨熱場 真空爐石墨制品 電子石墨模具