用“厨艺”造新材料
作者 赵君鹏
发表于 2023年7月

每个家庭都有一个实验室,它就是厨房。在这里,人们用剁、斩、片、切等刀法处理食材,再用煎、炒、烹、炸等技法,让各种食材相互融合,继而产生微妙的化学反应,成为美味佳肴,来满足味蕾。

这和科学家在实验室里研发新材料的流程颇为相似。科学家研制新材料时,需要先将化学原料进行分解,再把不同的元素混合在一起,通过各种方法促使它们产生化学反应,从而得到理想中的材料。事实上,科学家已经运用“厨艺”,成功地研发出许多新材料。

制造石墨烯考验“刀工”

二维晶体只有一个原子的厚度。长期以来,人们认为,完美的二维晶体无法在非绝对零度的环境中独立存在。2004年,两位英国科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫以制作石墨烯为例,用一种简单实用的方法打破了人们原有的认知。石墨是碳的一种同素异形体,它的结构是平面层状的,每一层都由碳原子以正六边形紧密聚集形成蜂巢结构。1毫米厚的石墨大约包含300万层石墨烯。

安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫先从石墨上剥离下石墨片,再将石墨片的两面粘在特制胶带上,撕开胶带,将石墨片分为两层,如此反复,石墨片越分越薄,最终可以得到仅由一层碳原子组成的薄片,这就是石墨烯。

本文刊登于《知识窗》2023年7期
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