(節(jié)選)

中國科學院金屬研究所成會明研究員和任文才博士在《2008科學發(fā)展報告》上發(fā)表題為“石墨烯―碳家族中又一種性質(zhì)獨特的新材料”的文章，對石墨烯的結(jié)構(gòu)和發(fā)展、理論研究價值、應用前景等進行了介紹。

文章首先對石墨烯進行了簡單介紹。石墨烯是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，厚度僅為頭發(fā)的20萬分之一，是構(gòu)建其它維數(shù)碳質(zhì)材料（如零維富勒烯、一維納米碳管、三維石墨）的基本單元，具有極好的結(jié)晶性及電學質(zhì)量。

文章接著概述了石墨烯的發(fā)展情況。石墨烯的理論研究已有60多年的歷史，被廣泛用來描述不同結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)材料的性能。真正能夠獨立存在的二維石墨烯晶體由2004年英國曼徹斯特大學的Novoselov等利用膠帶剝離高定向石墨的方法獲得，并發(fā)現(xiàn)石墨烯載流子的相對論粒子特性，從而引發(fā)石墨烯研究熱。

接著，文章分析了石墨烯的理論研究價值，闡述其豐富而新奇的物理現(xiàn)象。石墨烯是零帶隙半導體，具備獨特的載流子特性和優(yōu)異的電學質(zhì)量。石墨烯獨特的電子結(jié)構(gòu)為粒子物理中難以觀察到的相對論量子電動力學效應的驗證提供了便捷的手段。另外，彎曲石墨烯的量子電動力學現(xiàn)象研究可能有助于解決某些宇宙學問題。

文章進一步介紹了石墨烯在納電子器件及其它方面的可能應用。在納電子器件方面，石墨烯的可能應用包括：電子工程領域極具吸引力的室溫彈道場效應管；進一步減小器件開關時間，THz超高頻率的操作響應特性；探索單電子器件；在同一片石墨烯上集成整個電路。其它潛在應用包括：復合材料；作為電池電極材料以提高電池效率、儲氫材料領域、場發(fā)射材料、量子計算機以及超靈敏傳感器等領域。

最后，文章總結(jié)了石墨烯的發(fā)展，預計將來石墨烯在理論研究和實際應用領域存在巨大潛力和發(fā)展前景。（摘自中國科學院“科學發(fā)展報告”課題組撰寫的《2008科學發(fā)展報告》）