讨论一下石墨烯

[huangchong]

原来如此。粘的结实吗？手指会把它磨下来吗？

应该可以用硬物刮下来，手的话使劲刮应该也行。没试过，太贵了，不舍得。

石墨烯按比例说是很硬的，有些人说是最硬的东西，超过钻石（我不大信）。但是毕竟太微观了，根宏观力比微不足道。

[verdelite]

想起小时候看科普，里面说普通石墨是层状结构，层内部力很大，比金刚石大（理由是原子间距更小），而层之间力很小可以相互滑动，所以石墨可以当润滑剂。

后来看到新闻石墨烯得诺贝尔奖，我就觉得有些诧异。这个性能，难道不是早就已知了。后来觉得可能是因为他们分离了单层，又研究了性质吧。我反正兴趣不大就没追了。

[huangchong]

想起小时候看科普，里面说普通石墨是层状结构，层内部力很大，比金刚石大（理由是原子间距更小），而层之间力很小可以相互滑动，所以石墨可以当润滑剂。

后来看到新闻石墨烯得诺贝尔奖，我就觉得有些诧异。这个性能，难道不是早就已知了。后来觉得可能是因为他们分离了单层，又研究了性质吧。我反正兴趣不大就没追了。

好像之前是认为单层石墨烯不可能稳定 但是拿透明胶粘了以后发现其实可以稳定存在

[Caravel]

应该可以用硬物刮下来，手的话使劲刮应该也行。没试过，太贵了，不舍得。

石墨烯按比例说是很硬的，有些人说是最硬的东西，超过钻石（我不大信）。但是毕竟太微观了，根宏观力比微不足道。

石墨烯硬指的只是化学键比较强，但是片与片之间没有化学键，就很容易拉开。也很容易滑动。

[Caravel]

想起小时候看科普，里面说普通石墨是层状结构，层内部力很大，比金刚石大（理由是原子间距更小），而层之间力很小可以相互滑动，所以石墨可以当润滑剂。

后来看到新闻石墨烯得诺贝尔奖，我就觉得有些诧异。这个性能，难道不是早就已知了。后来觉得可能是因为他们分离了单层，又研究了性质吧。我反正兴趣不大就没追了。

https://www.nature.com/articles/nature04233
关键是等效的massless 2D Dirac Fermion，理论很漂亮，看下面的文章abstract就很清楚了

。。。 Here we report an experimental study of a condensed-matter system (graphene, a single atomic layer of carbon6,7) in which electron transport is essentially governed by Dirac's (relativistic) equation. The charge carriers in graphene mimic relativistic particles with zero rest mass and have an effective ‘speed of light’ c* ≈ 10^6 m s-1. Our study reveals a variety of unusual phenomena that are characteristic of two-dimensional Dirac fermions. In particular we have observed the following: first, graphene's conductivity never falls below a minimum value corresponding to the quantum unit of conductance, even when concentrations of charge carriers tend to zero; second, the integer quantum Hall effect in graphene is anomalous in that it occurs at half-integer filling factors; and third, the cyclotron mass mc of massless carriers in graphene is described by E = mcc*2. This two-dimensional system is not only interesting in itself but also allows access to the subtle and rich physics of quantum electrodynamics in a bench-top experiment.

[FGH]

想起小时候看科普，里面说普通石墨是层状结构，层内部力很大，比金刚石大（理由是原子间距更小），而层之间力很小可以相互滑动，所以石墨可以当润滑剂。

后来看到新闻石墨烯得诺贝尔奖，我就觉得有些诧异。这个性能，难道不是早就已知了。后来觉得可能是因为他们分离了单层，又研究了性质吧。我反正兴趣不大就没追了。

单体碳竟然有好几种形态：钻石，石墨，石墨烯，足球烯。后两者都名躁一时。还有别的吗？
天堂喷泉里用来做太空电梯的假想材料也是一种碳吧。

[verdelite]

单体碳竟然有好几种形态：钻石，石墨，石墨烯，足球烯。后两者都名躁一时。还有别的吗？
天堂喷泉里用来做太空电梯的假想材料也是一种碳吧。

石墨和石墨烯一回事。

别的管状笼状的都是石墨烯卷起来。所以归根结底就两种。

[Caravel]

感觉真正特别牛逼的发明都是不经意间就发现了，这种寄予厚望的往往最后都是失望。就像曾经数学的最高理想是五次方程解法，物理学里面做永动机。

[resso]

可以
aliexpress上都可以买cvd的石墨烯 一百多块一平方厘米。

未必是单晶单片

[Amorphous]

科普频道里说石墨烯是二维结构，某个方向只有一个原子厚。
单片石墨烯最大能到宏观尺度吗？
石墨烯最可靠的用处是什么？

这么薄，做一把刀可以

[FGH]

这么薄，做一把刀可以

因为太薄，显然不能用来切割。如果想把几层套在一起用，可能又回到石墨的形态。

[FGH]

石墨烯有亲戚了！

麻省理工学院的工程师们培育出"完美"的仅有原子厚度的材料
未读帖子 由 none » 今天, 5:21 am

麻省理工学院的工程师们培育出"完美"的仅有原子厚度的材料

遵循摩尔定律，自20世纪60年代以来，微芯片上的晶体管数量每年翻一番，但这种增长预计将达到极限，因为作为现代晶体管基础的硅，当用它制成的设备低于一定尺寸时，就会失去其电气特性。

再来谈谈二维材料 - 精致的、二维的完美晶体片，其厚度只有一个原子。在纳米尺度上，二维材料可以比硅更有效地传导电子。因此，寻找下一代晶体管材料的工作集中在二维材料上，作为硅的潜在继承者。

但是在电子工业能够过渡到二维材料之前，科学家们必须首先找到一种方法，在工业标准的硅片上安放这些材料，同时保留其完美的结晶形式。而麻省理工学院的工程师现在可能有一个解决方案。

该团队已经开发出一种方法，可以使芯片制造商通过在现有的硅和其他材料的晶圆上生长，用二维材料制造出更小的晶体管。这种新方法是一种"非外延式单晶生长"的形式，该团队首次使用这种方法在工业硅晶圆上生长出纯净的、无缺陷的完美二维材料。

通过他们的方法，研究小组用一种叫做过渡金属二氯化物（TMDs）的二维材料制造了一个简单的功能晶体管，众所周知，这种材料在纳米尺度上的导电性能比硅更好。

麻省理工学院机械工程系副教授Jeehwan Kim说："我们预计我们的技术可以使基于二维半导体的高性能下一代电子设备得到发展。我们已经解开了一个使用二维材料追赶摩尔定律的方法。"

Kim和他的同事在最近发表于《自然》杂志的一篇论文中详细介绍了他们的方法。这项研究的麻省理工学院合作者包括Ki Seok Kim、Doyoon Lee、Celesta Chang、Seunghwan Seo、Hyunseok Kim、Jiho Shin、Sangho Lee、Jun Min Suh和Bo-In Park，以及德克萨斯大学达拉斯分校、加州大学河滨分校、圣路易斯华盛顿大学和韩国各地机构的合作者。

通过在涂有 "掩膜 "的晶圆上沉积原子（左上），麻省理工学院的工程师可以将原子聚集在掩膜的各个口袋里（中间），并鼓励原子生长成完美的二维单晶层（右下）。资料来源：Jeehwan Kim, Ki Seok Kim, et.

晶体拼接

为了生产二维材料，研究人员通常采用手工工艺，将原子厚度的薄片从块状材料中小心翼翼地剥离出来，就像剥去洋葱的一层。

但是大多数块状材料是多晶体的，包含多个以随机方向生长的晶体。在一个晶体与另一个晶体相遇的地方，"晶界"就像一个电障。任何流经一个晶体的电子在遇到一个不同方向的晶体时突然停止，从而抑制了材料的导电性。即使在剥离二维薄片后，研究人员也必须在薄片上寻找"单晶"区域--这是一个繁琐而耗时的过程，很难在工业规模上应用。

最近，研究人员发现了其他制造二维材料的方法，即在蓝宝石晶片上生长二维材料--一种具有六角形原子图案的材料，它推动二维材料以相同的单晶方向组装。

"但在内存或逻辑行业中没有人使用蓝宝石，"Kim说。"所有的基础设施都是基于硅的。对于半导体加工，你需要使用硅晶圆。"然而，硅晶圆缺乏蓝宝石的六边形支撑支架。当研究人员试图在硅上生长二维材料时，其结果是晶体的随机拼凑，胡乱地合并，形成许多阻碍导电性的晶界。

"人们认为在硅上生长单晶二维材料几乎是不可能的，"Kim说。"现在我们表明它可以，我们的诀窍是从源头防止形成晶界。"

“种子袋”

该团队新的"非外延式单晶生长"不需要剥离和搜索二维材料的薄片。相反，研究人员使用传统的气相沉积方法，将原子抽过硅片。原子最终在晶圆上"定居"并形成晶核，直接生长为二维晶体方向。如果不加处理，每个"核"或晶体的种子将在硅片上以随机的方向生长。但是Kim和他的同事们找到了一种方法，使每个生长中的晶体对齐，在整个硅片上形成单晶区域。

为了做到这一点，他们首先在硅片上覆盖了一层"掩膜" - 一层二氧化硅涂层，他们将其图案化为微小的口袋，每一个口袋都被设计用来捕获一个晶体种子。然后，他们在被遮蔽的硅片上流淌着原子的气体，这些原子沉淀在每个口袋里，形成一种二维材料--在这种情况下是一种过渡金属二氯化物。掩膜的口袋聚集了原子，并鼓励它们以相同的单晶方向在硅片上组装。

"这是一个非常令人震惊的结果，"Kim说，"到处都有单晶生长，即使2D材料和硅片之间没有外延关系。"利用他们的遮蔽方法，该团队制造了一个简单的TMD晶体管，并显示其电气性能与相同材料的纯片一样好。

他们还应用该方法设计了一个多层器件。在用图案化的掩模覆盖硅片后，他们生长出一种二维材料来填充每个方块的一半，然后在第一层上生长出第二种二维材料来填充其余方块。结果是在每个方块内形成了超薄的单晶双层结构，往后，多种二维材料可以通过这种方式生长并堆叠在一起，以制造超薄、灵活和多功能的薄膜。

"直到现在，还没有办法在硅片上以单晶形式制造二维材料，因此整个社区几乎放弃了为下一代处理器追求二维材料，"Kim说。"现在我们已经完全解决了这个问题，有了制造小于几纳米的器件的方法。这将改变摩尔定律的范式"。

[fhnan]

cvd都是沉积在金属片上的，买来以后确实看不出来哪面有石墨烯
但是石墨烯非常疏水，你在上面滴一滴水，那水就会像在不粘锅上一样站着，另一面就跟金属减水差不多。

1层原子，确实只有用它的各种性质去观察了。薄过1000埃的东西想直接拿眼睛看都是没啥希望的

历史上，有个著名的物理现象，叫做牛顿黑膜 Newton black film，就是肥皂泡在快破的时候，表面会出现黑斑，这就是薄膜薄到上下两层表面之间的距离远小于可见光的波长，于是就看不到干涉现象了。

为什么没有干涉 就会出现黑斑？

[verdelite]

为什么没有干涉 就会出现黑斑？

应该是没有反射。光全部透射了，看反射光看不到就是一个黑斑。

[BCQ1]

这东西应该用做避孕套吧，又薄又轻又结实，抗操啊

[verdelite]

这东西应该用做避孕套吧，又薄又轻又结实，抗操啊

会染黑

[BCQ1]

会吗？单个原子自己脱落了黑色素？原子不是原子核和电子组成的么，
黑色素是哪一层？貌似石墨烯不应该是黑色的，钻石水晶都不是黑的

[TheMatrix]

https://www.nature.com/articles/nature04233
关键是等效的massless 2D Dirac Fermion，理论很漂亮，看下面的文章abstract就很清楚了

。。。 Here we report an experimental study of a condensed-matter system (graphene, a single atomic layer of carbon6,7) in which electron transport is essentially governed by Dirac's (relativistic) equation. The charge carriers in graphene mimic relativistic particles with zero rest mass and have an effective ‘speed of light’ c* ≈ 10^6 m s-1. Our study reveals a variety of unusual phenomena that are characteristic of two-dimensional Dirac fermions. In particular we have observed the following: first, graphene's conductivity never falls below a minimum value corresponding to the quantum unit of conductance, even when concentrations of charge carriers tend to zero; second, the integer quantum Hall effect in graphene is anomalous in that it occurs at half-integer filling factors; and third, the cyclotron mass mc of massless carriers in graphene is described by E = mcc*2. This two-dimensional system is not only interesting in itself but also allows access to the subtle and rich physics of quantum electrodynamics in a bench-top experiment.

不到真空光速的1%？

[verdelite]

会吗？单个原子自己脱落了黑色素？原子不是原子核和电子组成的么，
黑色素是哪一层？貌似石墨烯不应该是黑色的，钻石水晶都不是黑的

石墨就是石墨烯堆叠的，它很黑。你要小心，把对方染黑了对方找你麻烦。

[Caravel]

不到真空光速的1%？

这是等效速度，所以相对论性是打引号的。