自1985年至1991年相继发现了零维富勒烯和一维碳纳米管以来［1，2］，碳纳米材料一直是科学研究领域的重要研究内容之一。关于准二维晶体碳材料是否能稳定存在，一直是科学界备受争议的问题。早在80多年前，著名的物理学家Landau等在理论上预言，准二维晶体材料因为其本身热力学不稳定，在室温环境下便会迅速地分解或者卷曲，使其不能单独存在。随后，1996年，Mermin和Wagner提出的Mermin-Wagner理论，指出二维晶体表面的起伏会破坏它的长程有序，也认为准二维晶体不存在［3］。但是，由于碳家族中零维富勒烯和一维碳纳米管突出的力学性能和电学性能，理论上的预言并不能阻止科学家们对这种准二维晶体的向往，并且为此做出了很多尝试性的研究，试图寻找到一种方法制备出这种“理想”物质。其实，这种二维石墨烯材料早在1968年之前已经被“发现”多次了。例如，1962年，Boehm课题组制备出了少数层的氧化石墨烯（当时称为氧化石墨片），但是当时并没有引起人们的关注［4］。随后，Ruoff［5］和Kim［6］课题组都采用类似的机械剥离方法，通过原子力显微镜操控高定向裂解石墨（HOPG）的粒子制备出了少数层的石墨片，并且Kim课题组制备出了仅有10 nm厚的石墨片（相当于30层石墨烯的厚度）。尽管人们已经能够通过化学分子插层或者机械剥离等途径得到少数层的石墨片［5-8］，但是对于单原子层厚度的石墨片能否单独稳定存在还是未知的。直到2004年，Geim和Konstantin Novoselov采用一种简单的机械剥离方法［9］，通过用胶带反复粘贴剥离HOPG，首次制备出了空气中稳定的单层及少数几层二维石墨烯。由于他们对这种空间二维材料的开创性实验，2010年诺贝尔物理学奖授予了这两位科学家。石墨烯的出现打破了之前的理论预言，同时，石墨烯填补了碳材料家族中二维结构的空缺，使得碳材料从零维、一维、二维到三维形成了一个完整的体系。值得注意的是，这一单原子层厚的二维晶体材料可以看作其他sp2杂化碳材料的结构基元，能够卷曲成一维的碳纳米管结构、堆叠成三维的准石墨结构及包裹成零维的富勒烯结构（图1.1）。因此，石墨烯独特的电子性质及物理和化学性质引起了全球性的关注［10-12］。
(www.xing528.com)
图1.1 石墨烯：构成所有石墨结构的基元［3］
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
