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星辰学子的论文,投稿星辰期刊!

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5月18日。

  星辰大学物理学院。

  某间办公室内。

  大一学生孟超,看向眼前的物理教授韩立新,满脸恭敬地说道:“韩教授,我刚刚写完一篇学术论文,想请您指点一二。”

  听到这话。

  韩立新微微颔首。

  他今年48岁,却已经在物理领域取得突出的学术成就,在行业内小有名气。

  来到星辰大学物理学院教书后。

  时常会有一些学生,来求他指点学术问题。

  眼前这位叫做孟超的学生,就是其中之一,曾多次来找过他。

  接下来。

  韩立新将孟超递过来的U盘,插进电脑USB接口,读取论文。

  他问道:“小孟,你论文的选题,是哪个分类?”

  孟超连忙道:“韩教授,我的选题,是石墨烯领域。”

  “石墨烯?”

  韩立新眼前一亮。

  1859年,本杰明·柯林斯·布罗迪,发现了热还原氧化石墨的高度层状结构。

  1916年,通过粉末衍射的相关方法,石墨的结构得到解决。

  1918年,科尔施特尔和海恩尼,对其进行详细研究,描述了氧化石墨纸的性能。

  1924年,通过单晶衍射的办法,确定石墨的结构。

  1947年,华莱士探索石墨烯理论,并以此作为理解三维石墨电子性质的起点。

  1961年,等人,用水合肼等还原剂还原氧化石墨烯,得到了还原氧化石墨薄片,并用X射线衍射证明他们获得的是单层石墨。

  1987年,穆拉斯,首次使用“Grapene”,来命名石墨烯。

  1999年,RodneySRuoff等人,用氧等离子体刻蚀其表面得到形成一定形状的小“石墨岛”,再用原子力显微镜探针进行精确操控、剥离出单层的石墨烯,但由于实验方法与技术缺陷,他们并未如愿以偿。

  眼下……孟超选题的领域是石墨烯。

  韩立新很想知道。

  孟超到底研究出了什么东西?

  论文读取完成后。

  标题出现在电脑屏幕上,名为《单层石墨烯的制备分离,世界首个二维材料!》

  看到标题后。

  韩立新双眼一凝,显得有些不可思议。

  单层石墨烯制备分离?

  世界首个二维材料?

  这个论文标题,也太令人震撼了吧!

  带着前所未有的好奇。

  韩立新聚精会神的看起了论文。

  论文内容提到。

  科学界有个困扰很多年的难题。

  那就是石墨是三维结构的材料,能不能把其分离出来,变成只有一个原子厚度的单层结构?

  根据热力学理论。

  这种二维单层结构,在常规环境下是非常不稳定的,所以很多人认为单层石墨烯是不存在的,或者说至少不可能被分离出来。

  而孟超本人,一直对碳材料非常感兴趣,尤其是碳纳米管和富勒烯。

  这两种碳材料,拥有非凡的性能,但也有着制备和操作上的困难。

  不过……

  孟超并没有放弃,而是尝试了各种各样的方法。

  比如化学剥离法。

  比如气相沉积法。

  比如机械剥离法。

  比如拉伸剥离法。

  只可惜……

  这些方法都没有成功,只能得到一些多层或者厚层的石墨烯,而不能得到单层的石墨烯。

  看到这里。

  韩立新微微点头。

  从1990年开始,科学界就通过化学剥离的方式,来获得烟灰中的单层石墨。

  但他们最终得到的石墨薄膜,要厚于50层到100层。

  而用拉伸剥离法,最多能获得低至10纳米厚度的多层样品。

  想想也是。

  1毫米厚的石墨,约含有300万层石墨烯。

  铅笔在纸上轻轻一刷,留下的划痕,就可能是好几层石墨烯。

  如此薄的石墨烯。

  让科学界很难制备出单层石墨烯。

  正因如此。

  石墨烯一直被科学界认为,是一种只存在于理论中,无法在实验室获得的材料。

  因为石墨烯是由碳原子构成的单层碳片,呈蜂窝图案的六边形平面晶格相互连接。

  尽管碳原子之间通过共价键连接,但在室温下,碳原子的强烈热振动将导致单层碳原子无法稳定存在,最终分解成微小的球状结构。

  问题来了!

  孟超究竟是怎么做到的呢?

  韩立新屏住呼吸,继续阅读论文。

  文章里提到。

  孟超在实验室一筹莫展之际,突然灵光一闪。

  他注意到平常的实验里。

  往往会先用透明胶带,把石墨上不必要的杂质粘掉,从而分离出新鲜、干净的表面。

  这是扫描隧道显微镜研究里的一项标准技术。

  但孟超心里想。

  透明胶带,既然能把石墨上的杂质粘掉,那能否粘掉一些石墨的残渣,从而粘出一些单层石墨烯呢?

  他想到就做。

  用透明胶带反复粘贴和撕开石墨片,破坏石墨层间的范德华力。

  通过这种方法,每次都会使石墨片变得更薄,直到最后剩下单层的石墨烯。

  这个方法,听上去很荒谬,但非常有效!

  具体实验过程里。

  孟超将石墨片,从高定向热解石墨上剥离,然后将石墨片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就可以把它一分为二。

  只要一直重复这个操作。

  最终就会让石墨片,变得越来越薄,最终得到一个只有一层碳原子的薄片——石墨烯!

  单层石墨烯被制备而出后。

  孟超用显微镜和光谱仪来鉴定它们。

  鉴定结果显示。

  单层的石墨烯,在显微镜下,会呈现出淡棕色。

  多层的石墨烯,在显微镜下,会呈现出深棕色或者黑色。