石墨烯-2010诺贝尔物理学奖
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二维材料石墨烯
--2010年诺贝尔物理学奖
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学两位 俄裔物理学家——安德烈· 海姆和康斯坦丁· 诺沃肖洛夫， 以表彰他们“有关二维材料石墨烯的开创性实验”。
石墨烯简介
金刚石和石墨是人们熟悉的三维结构碳材料。 1985 年，零维富勒烯的发现第一次从维度上丰富 了碳材料。1991 年，碳纳米管的出现再一次将碳 材料的维度扩展到一维空间。当零维、一维和三 维的碳材料被成功合成后，对二维晶体结构实际 存在的可能性，科学界一直存在着争论。传统理 论认为，准二维晶体结构因为本身的热力学不稳 定性，在通常条件下会迅速分解，自然界中不能 稳定存在。2004 年，盖姆和诺沃肖罗夫首次从高 定向热解石墨上成功分离出单层石墨片——石墨 烯，完善了碳材料的维度结构体系，打开了二维 材料之门，使人们得以在二维尺度空间研究材料 的特殊性能。他们在石墨烯的发现、开创性实验 对后续研究发挥着重大引领作用。
用胶带“撕出”的诺贝尔奖
2004年,他们在Science上収表了关亍石墨 烯的第一篇文章,介绍了单层石墨烯的获叏 方法及其场效应特性检测结果。让人意想 丌到的是,他们所采用的方法,即所谓的“微 机械剥离法”的关键之处竟然是用最普通 的胶带在高定向热解石墨上反复剥离以最 终获得单层石墨烯。 石墨烯的収现过程也成为了顶级科研成果 诞生的一个经典范例:明确的目标,偶然的収 现,简单的方法,重大的意义。
他们用胶带从石墨上粘下薄片，这样的薄 片仍然包含许多层石墨烯。但反复粘上十 到二十次之后，薄片就变得越来越薄，最 终产生一些单层石墨烯。这个看上去非常 简单、一点儿也丌高科技的方法，并丌是 他们的首创。在此之前就有人试过，但没 能辨识出单层石墨烯。海姆和诺沃肖洛夫 把剥离下来的薄片放在氧化硅基板上，光 的干涉效应使薄片在显微镜下呈现彩色条 纹，就像油膜在水面上产生的效果。利用 这种效应，他们观察到了单层石墨烯。
太空电梯缆线
光子传感器
搞笑诺贝尔奖
• 悬浮在磁场中的青蛙 • 2000年，获奖者Andre Geim，磁悬浮青蛙研究。 他是第一位诺贝尔奖、搞 笑诺贝尔奖双料获奖者。 用磁铁将一只青蛙悬浮在 空中。 • 偶尔在其他的方向上做一 点远离自己专业范畴的课 题并丌是坏事，往往有可 能得到出人意料的结果， 即使原来的想法很简单。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
完美的石墨烯是二维 的, 它只包括六角元胞 (等角六边形)如果有五角 元胞和七角元胞存在,那 么他们构成石墨烯的缺陷。 如果少量的五角元胞细胞 会使石墨烯翘曲; 12个五 角元胞的会形成富勒烯。 碳纳米管也被认为是卷成 圆桶的石墨烯。 石墨烯是构建其它维 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。
悬浮在磁场中的青蛙
Thank You!
神奇的石墨烯
• 石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义， 它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可 以通过实验来验证，例如电子无视障碍、 实现幽灵一般的穿越。 • 石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材 料，断裂强度比最好的钢材还要高出百倍。 • 石墨烯的导电性比铜更好，导热性远超一 切其他材料。
石墨烯的应用
从零维的富勒烯、一维的碳纳米管到二维的石墨烯,碳的 同素异形体不断被丰富; 这三种材料的发现者也分别被授予 1996年Nobel化学奖、2008年Kavli纳米科学奖、2010年的 Nobel物理奖。纵观这三种材料的发现过程所体现的三种不同 的曲折性,恰恰折射出科学研究的魅力。
用胶带“撕出”的诺贝尔奖
超级计算机芯片-目前世上电阻率 最小的材料，电阻率仅为10-6 Ω•cm
石墨烯的应用
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
可折叠的显示器
薄得像纸一样的iPhone概念手机
石墨烯的应用
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
在室温下硅基处理器的运行速度达到 4-5GHz 后就很难在继续提高。
使用石墨烯作为基质生产出的处理器 能够达到1THz（即1000GHz） 科学家认为，利用石墨烯制造晶体 管，有可能最终替代现有的硅材料， 成为未来的超高速计算机的基础。
--2010年诺贝尔物理学奖
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学两位 俄裔物理学家——安德烈· 海姆和康斯坦丁· 诺沃肖洛夫， 以表彰他们“有关二维材料石墨烯的开创性实验”。
石墨烯简介
金刚石和石墨是人们熟悉的三维结构碳材料。 1985 年，零维富勒烯的发现第一次从维度上丰富 了碳材料。1991 年，碳纳米管的出现再一次将碳 材料的维度扩展到一维空间。当零维、一维和三 维的碳材料被成功合成后，对二维晶体结构实际 存在的可能性，科学界一直存在着争论。传统理 论认为，准二维晶体结构因为本身的热力学不稳 定性，在通常条件下会迅速分解，自然界中不能 稳定存在。2004 年，盖姆和诺沃肖罗夫首次从高 定向热解石墨上成功分离出单层石墨片——石墨 烯，完善了碳材料的维度结构体系，打开了二维 材料之门，使人们得以在二维尺度空间研究材料 的特殊性能。他们在石墨烯的发现、开创性实验 对后续研究发挥着重大引领作用。
用胶带“撕出”的诺贝尔奖
2004年,他们在Science上収表了关亍石墨 烯的第一篇文章,介绍了单层石墨烯的获叏 方法及其场效应特性检测结果。让人意想 丌到的是,他们所采用的方法,即所谓的“微 机械剥离法”的关键之处竟然是用最普通 的胶带在高定向热解石墨上反复剥离以最 终获得单层石墨烯。 石墨烯的収现过程也成为了顶级科研成果 诞生的一个经典范例:明确的目标,偶然的収 现,简单的方法,重大的意义。
他们用胶带从石墨上粘下薄片，这样的薄 片仍然包含许多层石墨烯。但反复粘上十 到二十次之后，薄片就变得越来越薄，最 终产生一些单层石墨烯。这个看上去非常 简单、一点儿也丌高科技的方法，并丌是 他们的首创。在此之前就有人试过，但没 能辨识出单层石墨烯。海姆和诺沃肖洛夫 把剥离下来的薄片放在氧化硅基板上，光 的干涉效应使薄片在显微镜下呈现彩色条 纹，就像油膜在水面上产生的效果。利用 这种效应，他们观察到了单层石墨烯。
太空电梯缆线
光子传感器
搞笑诺贝尔奖
• 悬浮在磁场中的青蛙 • 2000年，获奖者Andre Geim，磁悬浮青蛙研究。 他是第一位诺贝尔奖、搞 笑诺贝尔奖双料获奖者。 用磁铁将一只青蛙悬浮在 空中。 • 偶尔在其他的方向上做一 点远离自己专业范畴的课 题并丌是坏事，往往有可 能得到出人意料的结果， 即使原来的想法很简单。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
完美的石墨烯是二维 的, 它只包括六角元胞 (等角六边形)如果有五角 元胞和七角元胞存在,那 么他们构成石墨烯的缺陷。 如果少量的五角元胞细胞 会使石墨烯翘曲; 12个五 角元胞的会形成富勒烯。 碳纳米管也被认为是卷成 圆桶的石墨烯。 石墨烯是构建其它维 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。
悬浮在磁场中的青蛙
Thank You!
神奇的石墨烯
• 石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义， 它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可 以通过实验来验证，例如电子无视障碍、 实现幽灵一般的穿越。 • 石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材 料，断裂强度比最好的钢材还要高出百倍。 • 石墨烯的导电性比铜更好，导热性远超一 切其他材料。
石墨烯的应用
从零维的富勒烯、一维的碳纳米管到二维的石墨烯,碳的 同素异形体不断被丰富; 这三种材料的发现者也分别被授予 1996年Nobel化学奖、2008年Kavli纳米科学奖、2010年的 Nobel物理奖。纵观这三种材料的发现过程所体现的三种不同 的曲折性,恰恰折射出科学研究的魅力。
用胶带“撕出”的诺贝尔奖
超级计算机芯片-目前世上电阻率 最小的材料，电阻率仅为10-6 Ω•cm
石墨烯的应用
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
可折叠的显示器
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石墨烯的应用
太空电梯缆线、替代硅生产超级计算机、光子 传感器、液晶显示材料、新一代太阳能电池
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在室温下硅基处理器的运行速度达到 4-5GHz 后就很难在继续提高。
使用石墨烯作为基质生产出的处理器 能够达到1THz（即1000GHz） 科学家认为，利用石墨烯制造晶体 管，有可能最终替代现有的硅材料， 成为未来的超高速计算机的基础。