功能材料大事件——石墨烯的发现2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖[2]。石墨烯将是人类历史上具有划时代意义的重大材料，标志着向更高的文明迈进。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料[3]，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光"[4]；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体（monocrystallinesilicon）高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料[5][1]。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。如此优越的材料还并未量产，一是因为这项技术还较新、二是石墨烯无法低成本、大规模制备。所以还不能应用于市场，但是基于石墨烯材料在各个领域的巨大优越性，人类很快会攻破这个难题，从而造福人类。TI和intel都在大力研究石墨烯，它对半导体行业的影响将是革命性的。而且这也是我们消费者最先能体验到的石墨烯产品，例如“电池用上一周，每次只要充电15分钟”的超级电池、柔韧性显示屏、一系列新的传感器。三星、IBM、苹果、谷歌等it公司都在大力研发此类产品意图占据石墨烯的未来市场。这只是石墨烯在电子行业的应用，它在建筑、传感器、航空航天、能源、生物工程等方面都有巨大前景。潜在的应用单分子气体侦测石墨烯独特的二维结构使它在传感器领域具有光明的应用前景。巨大的表面积使它对周围的环境非常敏感。即使是一个气体分子吸附或释放都可以检测到。这检测目前可以分为直接检测和间接检测。通过穿透式电子显微镜可以直接观测到单原子的吸附和释放过程[60]。通过测量霍尔效应方法可以间接检测单原子的吸附和释放过程。当一个气体分子被吸附于石墨烯表面时，吸附位置会发生电阻的局域变化。当然，这种效应也会发生于别种物质，但石墨烯具有高电导率和低噪声的优良品质，能够侦测这微小的电阻变化[44]。石墨烯纳米带为了要赋予单层石墨烯某种电性，会按照特定样式切割石墨烯，形成石墨烯纳米带（Graphenenanoribbon）。切开的边缘形状可以分为锯齿形和扶手椅形。采用紧束缚近似模型做出的计算，预测锯齿形具有金属键性质，又预测扶手椅形具有金属键性质或半导体性质；到底是哪种性质，要依宽度而定。可是，近来根据密度泛函理论计算得到的结果，显示出扶手椅形具有半导体性质，其能隙与纳米带带宽成反比[61]。实验结果确实地展示出，---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---随着纳米带带宽减小，能隙会增大[62]。但是，直至2008年2月，尚没有任何测量能隙的实验试着辨识精确边缘结构。石墨烯纳米带的结构具有高电导率、高热导率、低噪声，这些优良品质促使石墨烯纳米带成为集成电路互连材料的另一种选择，有可能替代铜金属。有些研究者试着用石墨烯纳米带来制成量子点，他们在纳米带的某些特定位置改变宽度，形成量子禁闭（quantumconfinement）[63]。石墨烯纳米带的低维结构具有非常重要的光电性能：粒子数反转和宽带光增益。这些优良品质促使石墨烯纳米带放在微腔或纳米腔体中形成激光器[64]和放大器。根据2012年10月的一份研究表明有些研究者试着用石墨烯纳米带应用于光通信系统，发展石墨烯纳米带激光器[65]。集成电路石墨烯具备作为优秀的集成电路电子器件的理想性质。石墨烯具有高的载流子迁移率（carriermobility），以及低噪声，允许它被用作在场效应晶体管的通道。问题是单层的石墨烯制造困难，更难作出适当的基板。根据2010年1月的一份报告中[66]，对SiC外延生长石墨烯的数量和质量适合大规模生产的集成电路。在高温下，在这些样品中的量子霍尔效应可以被测量。另请参阅IBM在2010年的工作的晶体管一节中，速...