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中国科学院兰州化学物理研究所在石墨烯-离子液体基超级电容器研究方面取得新进展 研究出新型储能器北极星智能电网在线 2011-9-27 9:40:59
北极星智能电网在线讯: 近日(9月19日)，记者从中国科学院兰州化学物理研究所获悉，该所固体润滑国家重点实验室低维材料摩擦学研究组在石墨烯-离子液体基超级电容器研究方面取得新进展。这种新型的储能器件，超级电容器因其具有功率密度高、循环寿命长、能瞬间大电流快速充放电、工作温度范围宽、无记忆效应、免维护、安全、无污染等特点，在电动汽车、不间断电源、航空航天、军事等诸多领域有着十分广阔的应用前景，备受各国政府和科学家的广泛关注，成为当前化学电源领域的研究热点之一。
研究人员利用电化学测试技术考察了石墨烯材料在离子液体/有机电解液中的电化学性能，着重研究了有机溶剂官能团的不同对石墨烯电极材料超电容性能的影响，并根据实验结果筛选出了性能优异的离子液体/有机电解液。电化学测试结果表明，石墨烯作为电极材料在离子液体/有机电解液中的电位窗口可达1.9 V，远高于水系电解液的1.0 V，同时其还具有高的能量密度;随着阳离子烷基链长度的增加，石墨烯在离子液体/有机电解液中的电化学变差;石墨烯在离子液体/有机电解液1500次循环后，容量保持率为初始容量的120.8%，并表现出优异的循环稳定性。本研究对于揭示离子液体/电极界面的结构和性质具有重要意义，同时为改善和提高超级电容器的电位窗口以及能量密度提供了一种新的选择。
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美国研制成功超强功能石墨烯电容器
近日，美国加州大学洛杉矶分校科学家麦克·卡迪领导的研究小组实现了一个突破，用简单通用设备制造出超强功能的石墨烯电容器。
研究人员先是精心制作了两张氧化石墨薄膜，然后将它们分别放入普通DVD驱动器中，经驱动器激光照射后，它们被还原成了两张石墨烯薄膜。这两张石墨烯薄膜的导电性能很强（1738西门子/米），单位表面积重量很大（1520平方米/克），并且强度高、柔韧性好。将它们放入电解液中（多种电解液都适用），它们本身即成为电容器的两极而被充电，在几秒钟的时间里存储了超过普通电池的电能。这种电容器重量轻、储电量大、充电时间短、反复充放电1万次也不影响性能，即使在高压强下也能稳定放电，性能远远超过目前任何一种电化学电容器。
有专家评论说，如能将制造薄膜的成本降下来，石墨烯电容器和充电电池必将创造人类新的未来。
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我国石墨烯产业链逐渐成形
北极星智能电网在线讯:9月19日，位于浙江省慈溪市慈东滨海区的宁波墨西科技有限公司年产300吨石墨烯项目正式开工建设，项目一期投资2.1亿元，预计年产石墨烯300吨，预计年产值20亿元。
全球首条生产线解决了石墨烯量产难题，具有重要意义
石墨烯具有优异的电学、热学、结构和力学性能，以及完美的量子隧道效应、优异的电导率等一系列特殊性质。因为这些性能，它在下一代晶体管、透明导电膜、储能技术、化学传感、功能复合材料等领域应用前景十分广阔，被认为是一种有可能改变世界的新材料。
要实现石墨烯的深入研究和产业化，必须首先实现低成本批量生产，因此，首条石墨烯生产线开工建设具有重要意义。另外，中科院宁波材料研究所研发出了石墨烯批量制备技术，将石墨烯的制造成本从5000元/克降至3元/克。估计量产石墨烯产品售价在5-7元/克。这些进展推进了石墨烯产业化。
石墨烯产业链逐渐成形，将可能首先在锂离子电池中获得批量应用
石墨烯的发现获得了2010年诺贝尔物理学奖，也引起了全球的关注，众多科研人员对石墨烯的应用开展了广泛深入的研究，已经开发出了石墨烯锂离子电池、石墨烯LCD面板、石墨烯电容触摸屏、石墨烯场效应管和石墨烯太阳能电池等应用产品。
在实现石墨烯低成本批量生产后，石墨烯批量应用将得以实现，产业链将逐渐成型，性能优异且价格适中的石墨烯应用产品将进入市场走向千家万户。
从应用研究进展来看，石墨烯更有可能首先在锂离子电池中获得应用。一个方向是石墨烯复合电极材料。石墨烯优异的导电性能可以提升电极材料的电导率，进而提升锂离子电池的充放电速度；同时，石墨烯“柔韧”的二维层状结构可以有效抑制电极材料在充放电过程中因体积变化引起的材料粉化，并增强与集流体间的导电接触。因此，石墨烯能够改善锂电池正负极材料的电化学性能，磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料就是一个好例子。另一个方向是作为锂电池的导电添加剂。加入石墨烯后，锂电池的大电流充放电性能、循环稳定性和安全性都因此得到了非常大的改善。加入石墨烯改善性能的锂离子电池，有可能实现十分钟左右充满电，并且一次充电可以行使500公里。
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杨忠民：石墨烯项目两年内实现产业化
北极星智能电网在线讯:第14届深圳高交会落幕不久，日前，福田区科创局长杨忠民受邀做客福田网《红树会客厅》栏目，与网友在线互动交流，一起聊科技，谈创新，解答创新型创业企业的提问。
作为深圳的中心城区，在刚刚落幕的第14届高交会上，福田区共有90家企业参展，成交项目超过50项，成交金额同比增长4.7%，战略性新兴产业、“自主创新”新技术和新产品大放异彩。
本届高交会上，福田区大打“科技创新”牌，迎来多个重大项目的签约落户。福田刚签约的高新科技项目对老百姓未来的生活将有什么改变？福田战略性新兴产业发展情况如何？高新企业在这里发展有没有什么好的优惠政策？福田区科创局长杨忠民解答了网友们提出的问题。
新的高新企业激励和约束机制正在制定中
网友：高交会上福田有几个大的签约合作项目，这些项目对居民未来生活会有什么改变？
杨忠民：本次高交会福田区从本地实际出发，重点引进了高端国际团队和合作项目，但是很多都是和民生息息相关的。比如这次和国创新能源的合作，合作协议有一条，要求国创新能源每年向福田区推荐两个产业化能力强的高端项目，这次的两个项目中，有一个是石墨烯，是新材料，可以解决手机充电时间长、待机时间短这一世界难题。我们这次引进的这个项目有两方面人才，一个是专门在国外从事多年这方面设备研发的。另外就是搞材料研发的，预计这个项目两年之内实现产业化。
网友：听说深圳国际创新中心，也就是福田科技广场将于明年5月建成，在创新中心的招商选商上有什么标准吗？高新企业在福田发展，有没有什么好的优惠政策？
杨忠民：深圳国际创新中心，因为楼宇高端，地段黄金，交通便利，确实有非常好的营商环境。我们对整个楼宇是从战略性新兴产业一个发动机、策源地来进行定位的。
我们将引进区内外一系列高成长企业，设置标准上，凡是进入深圳国际创新中心的企业，都要具备一定的高成长、一定的创新能力，以及一定的纳税能力。
这个定位主要是根据福田区政府一个思路来制定的，就是把28万平方米建筑面积的国际创新中心，打造成为福田区战略性新兴产业的加速器，因此对入驻企业从量化上、制度上都有要求。
至于进驻的高新技术企业有何优惠政策，福田区政府正在制定，首先在租金上没有例外，都市场化。除了市场化租金外，福田区政府从实际出发，对进驻企业有一个约束激励机制制度正在制定中。由于政策还没有具体出来，所以现在还不好披露。
极力帮助创新企业发展
网友：据国外统计，科技创新主要的新产品开发，有87%失败。我就见到许多搞新产品开发的朋友最终倾家荡产。反而抄袭别人成果的人却发达了。理性上我们要有自己的知识产权，但对现在众多的小企业来说“仿制”是唯一不走弯路的坦途。众多举步维艰的小型科技企业却得不到资助，需要雪中送炭。对这样还处在起步阶段的小微型科技企业，福田有什么扶持措施吗？
杨忠民：福田区政府首先从制度层面上，比如我们搞知识产权机制，就是和国际接轨，创造一个公平公正的环境，使得更多创新活动能够通过制度环境改善，能够大量地发展起来，这是我们创新资源所在，这也是所有发达国家走过一个共同的现代经济增长方式。
至于企业的生存、发展甚至消亡，我想有很多原因，有的也许因为被盗版，但是也可能是一种竞争的环境，无论在我们国家还是世界任何角落，包括发达国家美国，它的企业生存死亡都是一种现实。我们极力按照区委、区政府提出的要求，努力地帮旨在创新的企业发展，我也希望这些企业家有空到我们科创局来谈一谈，我们欢迎任何企业来这里共同发展。
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石墨烯的发现有望为信息存储器“大限”解围
北极星智能电网在线讯:很多人都知道，摩尔定律揭示了信息技术神话一样的发展速度;但很多人不知道的是，2018年，以硅基材料为基础的信息存储技术将面临发展“大限”。华东理工大学特聘教授陈彧带领的课题组最近发现，石墨烯材料能有效拓展信息存储空间，从而在以石墨烯为基础的新型有机高分子信息存储材料研究领域取得重大进展。
信息存储器的发展，在很长一段时间内都遵循摩尔定律，即在价格不变的情况下，每隔18个月，集成电路中可容纳的晶体管数量及其性能便会提升一倍。自2000年以来，为满足人们对数据存储密度和存取速度日益增高的需求，微电子工业已将构成芯片的存储元件的尺寸从130纳米减小至目前的45纳米。到2018年，硅基半导体将达到16纳米的物理极限。
陈彧介绍说，超出这个极限，晶体管会发生漏电，集成电路里相邻存储单元间也会相互影响，存储器件的可靠性和稳定性都将大受影响。此外，硅基器件制备存在设备昂贵、光刻工艺和周边集成电路复杂、二维存储密度有限等问题。
“当我们从‘微电子’时代步入‘纳电子’时代，在开发下一代存储技术时，需要引进全新的概念、材料和技术，新材料始终是现代电子工业的基础和关注的重点。”陈彧表示。
陈彧告诉媒体，以高分子材料制备阻变存储器件，为超大规模集成电路的发展提供了一个新的思路。与硅基材料相比，高分子材料有明显优势，它容易加工、成本低、功耗小、重量轻、体积小、存储密度高，可以三维堆积，甚至可大面积“刷涂”在玻璃、塑料和集成电路上，还能根据需要对分子结构进行精心剪裁，调控材料和相应器件的存储性能。
不过，高分子材料要胜任阻变存储器件的角色，必须具有可用来实现二进制编码和数字信息存储的电双稳特征。简单地说，就是当在材料薄膜两边施加一个足够大的外电压时，器件可由低导电状态(OFF)转变为高导电状态(ON)。如果撤销外电场后还可继续稳定地保持OFF或ON态，说明器件有记忆性能，有望成为存储器件。如果通过外界刺激能将器件从ON态恢复到OFF态，则器件具有可擦写性。
“这里的OFF态和ON态相当于二进制系统中的‘0’态和‘1’态，外加电信号相当于对信息的写、读或者擦除等操作。”陈彧表示。
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美研制石墨烯基纳米线 柔性轻薄太阳电池北极星太阳能光伏网 2013-2-7 10:00:40
北极星太阳能光伏网讯:由于石墨烯的稳定和惰性结构，在不损害电气和结构属性的前提下直接在原始石墨烯表面上形成半导体纳米结构一直是一个挑战。美国麻省理工学院(MIT)研究人员采用了聚合物涂层来改变其性能，在表面覆盖一层氧化锌纳米线，然后覆盖一层光感材料(铅硫化物量子点)，研发出一种基于涂覆一层纳米线的石墨烯薄片的新型太阳能电池。
研究认为，基于石墨烯的电池与基于铟锡氧化物的电池在效率上具有可比性，总的转换效率是4.2%，这比普通硅基电池效率要低，但对专门应用领域仍具竞争力。这种电池可安装在窗户、屋顶或其他表面，具有成本低、透光性好、可以弯曲、质量轻、机械强度和化学鲁棒性强等优势。而且，这种电池完全可以在低于 175℃下使用，而硅基太阳能电池则需要更高的温度。相关研究成果发表于《纳米快报》杂志。
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石墨烯——从象牙塔到未来世界
- 2010 年诺贝尔物理学奖获奖成果简介 -
- 卢昌海 -
本文是应《科学画报》约稿而写的科普短文。 本站版本在若干学术术语、 人名及获奖原因后面加注了英文， 并包含了一些注释。
2010 年 10 月 5 日， 瑞典皇家科学院 (The Royal Swedish Academy of Sciences) 宣布了 2010 年诺贝尔物理学奖的得主。 荷兰籍俄裔物理学家盖姆 (Andre Geim) 和拥有俄罗斯及英国双重国籍的物理学家诺沃肖洛夫 (Konstantin Novoselov) 由于 “对二维材料石墨烯的突破性实验” ("for groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene") 而共同荣获了这一奖项。
在本文中， 我们将对这两位物理学家的获奖成果及其意义作一个简单介绍。
一. 来自象牙塔的新材料
电子显微镜下的石墨烯结构
我们先来说明一下什么是石墨烯。 这个名称中的 “石墨” (graphite) 二字我们大都不陌生， 因为铅笔的笔芯就是由它和粘土混合而成的。 从元素的角度讲， 石墨是由碳元素组成的。 在电子显微镜下， 我们可以发现石墨的结构是层状的， 每一层的碳原子都排列成紧密的蜂窝状六边形网格， 层与层之间的距离则比较大， 形成松散的堆砌[注一]。 铅笔之所以在纸上轻轻一划就会留下痕迹， 正是这种松散堆砌的结果。 那么石墨烯 (graphene) 又是什么呢？ 它就是单层的石墨。
石墨烯这个名称是从 1987 年开始使用的， 但在那之前， 就已经有人对这种单层原子组成的二维结构产生了兴趣， 因为这种结构比现实世界里的三维结构来得简单， 很适合当作例题收录在教科书里[注二]。 通过这种象牙塔式的兴趣， 人们开始对石墨烯的性质有了一些理论上的了解。 这种了解， 加上技术领域对新材料的需求日益旺盛， 使人们对石墨烯产生了更现实的兴趣， 试图将它由单纯的象牙塔物质 “提拔” 为真实材料。
初看起来， 这种 “提拔” 似乎不会太困难。 事实上， 当我们用铅笔在纸上轻轻划过时， 划痕中就可能会出现单层的石墨——即石墨烯。 但问题是， 铅笔的划痕从微观角度讲实在是太大了， 在那里搜寻石墨烯简直就象是在整个喜马拉雅山脉中搜寻一片薄冰， 即便找到也只能算是瞎猫碰上死耗子。 而科学家们需要的是系统的方法， 是可以复制的成功， 这却是相当困难的。 直到二十一世纪初， 人们所达到的最好业绩——即最薄的石墨片——也只到几十层原子的水平。
更糟糕的是， 有迹象表明， 象石墨烯那样的二维材料有可能是注定只能存在于象牙塔里的。 因为早在二十世纪三十年代， 著名俄国物理学家朗道 (Lev Landau) 等人就已证明， 二维材料的热运动涨落会破坏自身的结构。 实验上制备石墨烯的种种失败尝试似乎也在佐证着这一结论， 比如石墨层越薄， 就越容易卷曲成球状或柱状， 而无法维持平面结构[注三]。 因此， 制备石墨烯曾被很多人认为是注定无法成功的。
但以盖姆为核心的实验组却不信这个邪， 决意尝试这一看似不可能的任务。 这种尝试对他们来说， 乃是一贯作风的延续。 因为在盖姆实验组里， 对各种有趣、 甚至有趣得近乎荒谬的事情的尝试已经达到了制度化的程度， 他们每星期都几乎固定地拿出 10% 的时间来做一种所谓的 “星期五之夜实验” (Friday evening experiment)， 专门尝试各种稀奇古怪的事情[注四]。 制备石墨烯的工作也是从一个 “星期五之夜实验” 开始的。 经过一些失败的尝试后， 他们采用了所谓的 “透明胶大法” (Scotch tape technique)， 即用透明胶粘住石墨层的两个面， 然后撕开， 使之分为两片。 通过不断重复这一 “大法”， 并辅以其它手段， 他们最终制备出了石墨烯[注五]。
盖姆和诺沃肖洛夫获奖后， 许多媒体推出了渲染性的标题， 比如 “物理学家用透明胶和铅笔赢得诺贝尔奖”。 这种标题容易给人一个错觉， 以为那是一项轻而易举的工作。 事实上， 盖姆实验组制备石墨烯的过程并不轻松， 前后持续了一年多的时间， 制备出的石墨烯则只有几平方微米， 要用高倍显微镜才能观测。 而且由于石墨烯是高度透明的， 在观测及制备过程中还有一个如何分辨的问题。 盖姆实验组解决这一问题的方法， 是巧妙地利用了石墨烯在厚度 300 纳米的二氧化硅晶片衬底上产生的光线干涉效应。 这一点是他们胜过其它研究组的关键所在。 但即便如此， 他们当时选用的衬底如果不是二氧化硅而是其它晶片， 或者晶片的厚度不是 300 纳米， 而是略大或略小， 就都有可能无法分辨石墨烯。 而他们当时之所以选用了恰到好处的衬底， 据诺沃肖洛夫回忆乃是纯属偶然。 因此， 盖姆实验组的成功背后既有长时间的努力和巧妙的构思， 也有运气的成分[注六]。 当然， 既然想到了正确的方法， 发现合适的衬底应该是迟早的事情， 从这点上讲， 他们的成就并非偶然。
那么， 这种辛辛苦苦制备出来的二维材料在我们这个三维世界里究竟有什么用处呢？ 在现实的用处出现之前， 它在理论上的用处就已经吸引了科学家们的兴趣。 物理学家们早在 1956 年就发现， 托二维世界的福， 石墨烯中的电子运动具有很奇特的性质， 即电子的质量仿佛是不存在的[注七]。 这种性质使石墨烯成为了一种罕见的可用于研究所谓相对论量子力学的凝聚态物质——因为无质量的粒子必须以光速运动， 从而必须用相对论量子力学来描述。 而更奇妙的是， 那种相对论量子力学中的 “光速” 并不是真空中的光速， 而只有后者的 1/300。 很多科学爱好者也许读过俄国物理学家伽莫夫 (George Gamow) 所写的科普作品《物理世界奇遇记》(Mr. Tompkins in Paperback)， 在那部作品中伽莫夫设想过一个光速很缓慢的世界。 从某种意义上讲， 石墨烯就是那样一个世界， 它所具有的奇妙性质为理论物理学家们提供了一片研究相对论量子力学的新天地， 使他们不仅可以把一些原先要用巨型加速器来研究的问题搬到自己的小型实验室里， 而且还可以研究一些用巨型加速器都未曾有机会透彻研究的东西， 比如所谓的克莱因佯谬 (Klein's paradox) 或相对论量子力学特有的所谓 “颤振” (zitterbewegung) 效应， 甚至还可以研究弯曲空间里的相对论量子力学——因为在石墨烯这个舞台上， 弯曲空间不过就是弯曲的石墨烯而已。 这些理论研究不仅题材新颖， 而且还特别便于观测， 因为石墨烯是二维的， 所有现象都出现在表面上， 不会象三维材料中的现象那样有可能跑到物质内部去。
除了成为研究相对论量子力学的新天地外， 石墨烯还具有所谓的量子霍耳效应 (quantum Hall effect)， 这种本身就是诺贝尔奖量级的重要效应以往是要在极低温下才能显现的， 石墨烯却能将它带到室温下。 诺沃肖洛夫在接受媒体采访时曾经表示， 要让物理学家们改变自己的研究方向， 必须用比他们所研究的有趣十倍的东西来引诱。 石墨烯对很多理论物理学家来说无疑就具有那样的魅力， 因而吸引了众多的追随者。
二. 通往未来世界的金桥
但石墨烯最吸引人的地方还在于它在现实世界里的可能应用。 由于石墨烯的结构极为紧密和严整， 哪怕在室温下都几乎没有任何缺陷， 最大限度地发挥了众原子 “集体的力量”， 这使它不仅有比同等线度的钢铁还高两个数量级的强度， 而且还有普通刚性材料难以企及的韧性， 可以拉伸 20% 而不断裂。 显示这种性质的流传最广的图片， 是一幅猫躺在石墨烯制成的吊床上休息的想象图。 这种由单层原子制成的吊床居然可以承受宏观物体的重量， 无疑是令人惊叹的。 那幅图片不够确切的地方， 是没能显示出石墨烯的超薄特性。 由于石墨烯的透光率高达 97.7%[注八]， 厚度却只有单层原子， 因此如果真有那样的吊床， 它不仅对于肉眼， 甚至对于很多仪器都会是不可见的， 我们看到的将是一只悬停在半空中的猫， 就象《爱丽丝漫游奇境记》(Alice's Adventure in Wonderland) 里那只柴郡猫 (Cheshire cat) 的笑容一样。
太空电梯想象图
石墨烯如果只用来制作吊床， 那显然是大材小用了。 它更重要的可能应用是制成超薄、 超轻、 超强的材料， 用于飞机、 火箭、 防弹衣等对材料性质要求极高的产品中。 而它最能扣动人们想象之弦的可能应用， 则是所谓的太空电梯。 这种早在 1895 年就由火箭理论的先驱者、 俄国科学家齐奥尔科夫斯基 (Konstantin Tsiolkovsky) 提出过的迷人设想， 一直面临着一个致命问题， 那就是找不到具有足够强度的材料来支撑线度达几万公里的巨型结构。 石墨烯的出现使很多人重新燃起了希望。
除上述可能应用外， 石墨烯的另一类可能应用则倚仗于它的电子运动性质。 如我们在前面所说， 石墨烯中的电子运动具有很奇特的性质， 比如电子的质量仿佛是不存在的， 而运动速度是所谓的 “光速”。 这些特性， 加上石墨烯结构在常温下的高度完美性， 使得电子的传输及对外场的反应都超级迅速， 几乎达到了人们梦寐以求的境界。 体现到物理性质上， 这使得石墨烯具有超常的导电性和导热性。 这种性能既体现在纯净的石墨烯中， 也可以部分地体现在含有石墨烯的复合材料中。 而且更重要的是， 石墨烯还可以用来制作晶体管， 由于石墨烯结构的高度稳定性， 这种晶体管在接近单个原子的线度上依然能稳定地工作。 相比之下， 目前勇挑大梁的以硅为材料的晶体管在 10 纳米 (相当于几十层原子) 左右的尺度上就会失去稳定性； 而石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点， 又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。 事实上， IBM 公司在 2010 年 2 月就已宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到了 1000 亿赫兹， 超过了同等线度的硅晶体管[注九]。 很多人相信， 石墨烯将会成为硅的接班人， 引领技术领域一个新的微缩时代的来临。
石墨烯的可能应用还有很多， 比如它除了具有超高的强度和韧性外， 还有不透水、 不透气， 以及抵御强酸、 强碱的能力， 这使它有可能成为制作保护膜的理想材料。 而石墨烯既能导电又高度透明的特点， 则使它有可能在制作液晶显示屏、 触摸显示屏、 太阳能电池板等领域大显身手。 此外， 用石墨烯制作的能快速充电的电池、 容量超高的电容、 能检测单个污染物分子的污染探测器、 能用于量子计算机的特殊元件等， 也都在构想或研制之中。
有关石墨烯的论文数量
石墨烯从制备到获奖只用了短短六年的时间， 与动辄要回溯几十年去 “考古” 的前几年的获奖成果相比， 是非常快的。 但在这六年里， 由它开启的研究领域呈现了井喷的势头， 几乎每个月都有新兴的研究方向被开辟出来。 也许在不太遥远的将来， 我们会开着由石墨烯电池驱动的车子去上班， 在由石墨烯太阳能板提供能源的办公室里， 用 “内含石墨烯” (Graphene Inside——取代 Intel Inside) 的计算机从事工作。 在假日里——如果有闲钱的话——我们也许还可以乘坐用石墨烯材料建造的太空电梯去地球同步轨道欣赏地月同辉的奇景。 这一切奇思妙想都得益于六年前的那项工作。 在有关未来世界的构想中， 很少有一种材料能象石墨烯那样大范围、 跨领域地激发人们的想象力， 并使人们因为看到实实在在的希望而投入实实在在的努力。 从这个意义上讲， 它就象一座通往未来世界的金桥。
注释
1.石墨每一层上的碳原子间距约为 0.142 纳米， 层与层的间距则为 0.335 纳米， 后者是依靠微弱的范德瓦尔斯力 (van der Vaals force) 结合起来的， 因而是松散的堆砌。
2.当然， 这里所谓的 “二维” 不是几何上的二维， 而仅仅是指垂直方向上的物理自由度可以忽略的情形。
3.不过那种球状或柱状的结构对于石墨烯的制备虽是 “麻烦制造者”， 本身却都是绝顶的好东西——前者是所谓的富勒烯 (fullerene)， 它的发现者获得了 1996 年的诺贝尔化学奖， 后者则是大名鼎鼎的纳米管 (nanotube)， 也是一种令人着迷的新材料。
4.盖姆曾经因为在这种 “星期五之夜实验” 中进行过 “磁悬浮青蛙” 实验， 而获得了 2000 年的搞笑诺贝尔物理学奖 (Ig Nobel Prize in Physics)。 他是迄今唯一一位同时获得过搞笑诺贝尔奖和诺贝尔奖的人。
5.有读者可能会问： 既然朗道曾经证明过二维材料的涨落会破坏物质结构， 怎么还可能制备出石墨烯呢？ 答案是， 朗道的证明是针对大面积 (理论上是无穷大) 的体系的， 而人们最初制备的石墨烯只有几平方微米。 另一方面， 朗道的证明考虑的是严格的平面， 而真实的石墨烯会在三维空间里波动， 从而耗散掉一部分涨落能量。 因此石墨烯的出现虽然出人意料， 却不是不可理解的。
6.制备石墨烯 (尤其是大样品) 的难度还可以从另一个角度来印证， 那就是石墨烯的价格。 直到 2008 年 4 月， 石墨烯的价格依然高到令人瞠目的每平方厘米一亿美元， 堪称史上最贵的材料。 不过最近两年， 人们制备石墨烯的能力已突飞猛进， 最大样品的线度已超过 70 厘米， 价格也已暴跌 (因此千万不要囤积石墨烯， 它很重要， 但绝不可能使你发财)。
7.确切地说， 那并非电子， 而是电子与石墨烯晶格相互作用所产生的准粒子 (quasi-particle)， 是石墨烯的低能激发态。
8.石墨烯的这个透光率 (对应于吸收率 2.3%) 是一个漂亮的理论结果， 精确公式为 (1+πα/2)-2， 其中 α (≈1/137) 是所谓的精细结构常数。 很多媒体引用的是这一公式的近似式：1-πα。
9.IBM 所宣称的 1000 亿赫兹其实是 “适度浮夸” 的结果， 实际试验中所达到的频率约为 300 亿赫兹。
二零一零年十月十一日写于纽约
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美研制出廉价石墨烯海绵传感器
据美国《大众科学》网站近日报道，美国伦斯勒理工学院的科学家最新研制出了一款纤巧、便宜且能重复使用的新式传感器，其由石墨烯泡沫制成，性能远超现在市面上的商用气体传感器，而且，在不远的未来，科学家们能在此基础上研制出更优异的炸弹探测器和环境传感器。
新传感器摒弃了阻止传感器应用和发展的诸多限制。最近几年，在操作纳米结构并用其制造性能卓越的探测器以精确追踪空气中的化学物质方面，科学家们已经取得了重大的进步，然而，他们研制出的各式各样的传感器，尽管从理论上而言很好，但却并不实用。
目前传感器的设计都非常复杂，常常依赖单个纳米结构，而且，科学家们需要对这样的结构进行仔细操作以及更加精确的分析。另外，制造出的传感器往往不能重复使用，且必须在特定的温度或压力下才能工作，因此，科学家们一直没有制造出一款可靠、便宜且可以重复使用的手持传感设备。
现在，伦斯勒理工学院的科学家们使用石墨烯泡沫研制出了这种邮票大小的新型传感器。他们将石墨烯，即单层碳原子，种植在泡沫镍结构上，随后移除泡沫镍，留下一个类似泡沫的石墨烯结构，其具有独特的电性，能够用于执行传感任务。
当将其暴露于空气中时，空气中的粒子会被吸收到泡沫表面，而且每个这样的粒子会用不同的方式影响石墨烯泡沫，对其电阻进行微小的改动。让电流通过其中并且测量电阻的变化，就能知道泡沫上依附的是什么粒子。科学家们让大约100毫安的电流通过该泡沫，结果发现，这种石墨烯泡沫能够导致粒子解吸，也就是说，粒子自动从传感器上剥落下来，清除这些粒子，传感器就可以重复使用了。
科学家们对传感器进行了微调，让其来探测氨水（自制爆炸物硝酸氨的关键成分），该石墨烯泡沫传感器在5分钟到10分钟内就设法探测到了这种富有攻击性的粒子，而且效率是现有市面上最好探测器的10倍。科学家们接着用其来探测有毒气体二氧化氮（爆炸物分解的时候也会释放出这种气体），结果表明，其效率也是目前商用传感器的10倍。
石墨烯泡沫非常容易处理且操作简单，而且在室温下也能很好地工作，这都是科学家们非常心仪的特质，该石墨烯泡沫传感器可让科学家们更快制造出更便宜实用的手持传感设备来对大气进行探测。
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石墨烯拿稳拿住 等火箭
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