高鸿钧锑烯 高鸿钧院士与专家香山會议探讨石墨烯發展前
物理學家們认為,完美的二维结构无法在室温下稳定存在。但在2004年,英國曼彻斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫采用剥离方法,用胶带将块体石墨不断减薄,首次获得了单层碳原子晶体材料石墨烯。他們也因此获得2010年诺贝尔物理學奖。
随后,石墨烯引發了新一轮二维晶体材料研究的热潮。
据高鸿钧介绍,石墨烯材料具有优异的电學性质,有望被用于制造新一代高性能电子學器件。去年,美國IBM公司成功研制出首款由石墨烯圆片制成的集成电路,标志着向开發石墨烯计算机又迈进了一步。
南京大學电子科學与工程學院教授张荣则指出:“石墨烯还具有丰富的光學特性,是良好的透明导电薄膜。”随着制造成本不断降低,石墨烯还有可能被应用于触摸屏、LED等器件的制造。
制备方法是难点
,石墨烯的制备方法是我國专家关注的焦点。相关专家认為,石墨烯的制备目标应是用于电子器件的“高质量石墨烯薄膜”以及用于化學储能领域的“石墨烯大规模合成”。在短短八年的石墨烯探索历史中,科學家發明了“机械剥离法”、“液相化學剥离法”、“石墨烯氧化物还原法”等各種制备方法。
北京大學化學与分子工程學院教授刘忠范一直致力于石墨烯材料制备方法的研究,并提出了在金属催化剂表面上制备石墨烯的“化學气相沉积法”。他表示:“這種方法在制造低成本和高质量石墨烯上具有优势。
”面對未來更高的应用要求,上海交通大學化學化工學院教授冯新亮则指出:“传统的制备方法均难以提供结构和组成精密可控的石墨烯纳米材料,无法满足在微电子和纳米光學器件等方面的需求。
”因此,与會专家认為,我國在石墨烯制备方法研究上还面临较大挑战。“挑战主要在于如何制备大面积、杂质缺陷可控的高质量单晶材料以及如何改进现有硅基工艺融合的石墨烯加工技术。”高鸿钧說。
抢占技术制高点不久前,诺奖得主康斯坦丁·诺沃肖洛夫在听取了中國學者的學术报告后,盛赞我國石墨烯基础研究工作。這让高鸿钧對我國石墨烯研究的前景信心倍增。“多年來,我國在石墨烯领域特别是材料生长方面已取得了突破性进展,SCI论文發表数量位居國际前列,研究水平也进入國际先进行列。
”同時,当前世界石墨烯研發领域已形成了一種新材料發现、物性研究、快速转化為工业化成果的模式,能将实验室的研究成果迅速转化為技术成果,并应用于实际生產生活。
對此,高鸿钧评价說:“這對國民经济的可持续發展和國防安全将產生深远影响,是一個對國家有重大战略意义的研究方向。”在此次香山科學會议上,与會专家也一致认為,石墨烯的發展目前已进入关键阶段,我國科研工作者应利用现在的有利時机,以“新材料—新物性—新器件”為核心,抓住基础研究和成果转化两個重点,全方位开展石墨烯实用器件的应用研究,尽快抢占下一代信息技术制高点。
