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石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈·蓋姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃消洛夫（Konstantin Novoselov）發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡(jiǎn)單的方法得到越來(lái)越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開(kāi)膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來(lái)越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯。這以后，制備石墨烯的新方法層出不窮。

• 2009年，安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應(yīng)及常溫條件下的量子霍爾效應(yīng)，他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

• 2018年3月31日，中國(guó)首條全自動(dòng)量產(chǎn)石墨烯有機(jī)太陽(yáng)能光電子器件生產(chǎn)線在山東菏澤啟動(dòng)，該項(xiàng)目主要生產(chǎn)可在弱光下發(fā)電的石墨烯有機(jī)太陽(yáng)能電池，破解了應(yīng)用局限、對(duì)角度敏感、不易造型這三大太陽(yáng)能發(fā)電難題。

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近期，莫斯科羅蒙諾索夫國(guó)立大學(xué)化學(xué)家合成出了一種外形酷似水母的特殊類(lèi)型石墨烯納米粒子，并對(duì)其進(jìn)行了改性處理。這些粒子的結(jié)構(gòu)使其可被用于催化過(guò)程及制造導(dǎo)電聚合物。相關(guān)研究成果已發(fā)表在《應(yīng)用表面科學(xué)》（Applied Surface Science）雜志上。

石墨烯是碳的同素異形體之一，即“純”碳的存在形式之一，在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上與其它形式不同。石墨烯是六角型二維晶體，其強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等性質(zhì)決定了它在許多化學(xué)家和納米電子物理學(xué)家的研究中發(fā)揮著重要作用。

此項(xiàng)研究的本質(zhì)是合成出獨(dú)特的石墨烯納米粒子，并對(duì)其進(jìn)行改性處理。研究團(tuán)隊(duì)制出的結(jié)構(gòu)具有非常有趣的形態(tài)：石墨烯層在邊緣處彎曲，邊緣帶有功能性“尾巴”。由于外形酷似水母，研究團(tuán)隊(duì)將其稱(chēng)為“水母狀石墨烯納米薄片”。

上述納米粒子由若干較薄（小于50納米）的石墨烯層組成，其邊緣由于制備方法（利用催化劑加速烴的熱分解）的特性而彎曲。經(jīng)硝酸化學(xué)處理后，薄片邊緣被功能性含氧基團(tuán)覆蓋。在高溫下，通過(guò)氨的作用，含氧基團(tuán)可轉(zhuǎn)化為氮“尾”。研究團(tuán)隊(duì)使用了光譜學(xué)和顯微學(xué)等一整套化學(xué)物理方法，使得研究精細(xì)結(jié)構(gòu)成為可能。

研究人員表示，該材料具有非常發(fā)達(dá)的比表面積，可用來(lái)制造超級(jí)電容器和電池的電極。此外，利用氮原子對(duì)其表面進(jìn)行改性處理，有助于改變其電化學(xué)和吸附（吸收）性能，因此也可用于催化過(guò)程和制造導(dǎo)電多組分聚合物。 

石墨烯雖然從合成和證實(shí)存在到今天只有短短十幾年的時(shí)間，但是已成為近年學(xué)者研究的熱點(diǎn)。其優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)促使研究人員不斷對(duì)其深入研究，隨著石墨烯的制備方法不斷被開(kāi)發(fā)，石墨烯必將在不久的將來(lái)被更廣泛的應(yīng)用到各領(lǐng)域中。

文章來(lái)源：科技部     圖片來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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