IT产品的未来 硅时代的后继选手:石墨烯

二维物质，不凡的性能

从几何学角度来看，我们周围绝大部分物质的分子或者原子排列结构都是三维空间的。常见的硅晶体是网状三维结构，其他的一些常见的化合物或者材料也是三维空间结构。那么，是否存在二维结构的物质？

之前科学家们几乎一致认为不存在纯粹二维结构的物质，这种理论甚至成为一时间的主流思维，但随后的一些发现却逐渐打破了这种说法。早在1948年，一些科学家就通过穿透式电子显微镜拍摄到了几层石墨烯的照片，当时有人认为这是一种全新的二维材料，但苦于分离困难等问题，一直无法分离出纯粹的单张石墨烯，自然也无从研究和证明其性能。这种情况一直持续到2004年，英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过特殊手段成功分离出了这种二维结构的物质，第一次为人类带来这种奇妙的二维物质，这两位科学家也由此在2010年斩获诺贝尔物理学奖，登上了科学的巅峰。

金刚石和碳纳米管都是典型的碳的三维结构

石墨烯为什么有这么大的魅力呢？首先就是它的结构。石墨烯在微观结构上，是碳做顶点的六边形蜂巢状平面结构，是纯粹的二维物质。每一张石墨烯的厚度都只有一个碳原子那么厚。正是由于其特殊结构，石墨烯展现出非常强大的性能。其次，石墨烯的“碳-碳键”性能极为稳定，强度很高，再加上平面六边形结构稳定性也很好，因此在遭受外力拉扯和挤压的时候，石墨烯能够利用自身变形抵消部分应力，并且在稳定范围内保证本身结构不被破坏。石墨烯是目前发现的单位强度强的物质之一，这令其在一些受力结构中能得到广泛应用。第三，由于石墨烯平面排布的特性，令其拥有卓越的导电能力，在石墨烯中运动的电子速度达到了光速的1/300，远远超过了在金属导体中运行的电子速度。第四，单层石墨烯很薄，透光率高达97%，在触摸屏等应用方面也有良好的前景，其他诸如超大容量电容等，也可以看到石墨烯的应用。

正是因为石墨烯的二维结构，使它拥有如此多优异特性。

目前来看，石墨烯依旧是一种全新物质，对于它的特性和材料结构等研究，依旧是科学家们研究的重点。不过就现在的研究结果来看，石墨烯有希望带来下一次IT技术的更替，成为推动IT技术向前发展的新动力。