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huanglijian

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[交流] 首次发现石墨烯内部电子特性

美国科学家在新一期英国《自然—物理学》（Nature Physics）杂志上报告说，他们借助先进的光学设备，第一次发现了纯碳物质——石墨烯的一些内部特性，这将有助于进一步认识这种可作为新型材料的物质。

科学家在4年前发现了石墨烯这种纯碳物质，其结构形式是以单层的碳原子排列在蜂巢结构的晶格中。由于传统的光谱学分析几乎无法研究这种极薄的“碳膜”，因此自发现这种物质后，科学家对它的光学和电子特性一直知之甚少。

来自美国加州大学圣迭戈分校等机构的科学家介绍说，正常情况下，红外线和可见光能够帮助科学家发现物质的许多电子特性。但对于厚度只有一个碳原子大小的石墨烯来说，其薄层可吸收的光极少，因此很难根据石墨烯对光的吸收情况来了解它的电子特性。

要想研究石墨烯，就必须使用非常强的光源。科学家借助了美国劳伦斯伯克利国家实验室的“先进光源（ALS）”电子同步加速器。这个加速器产生的光辐射亮度相当于医学上X射线强度的1亿倍。科学家利用这一强光源观测发现，石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间相互作用强烈，而且电子和电子之间也有很强的相互作用。

研究小组在报告中说，从光学角度来说，石墨烯是一种“透明”的导体，可以用来替代现在的液晶显示材料。目前的液晶显示器利用的是以铟为基础的金属氧化物薄膜，而铟这种金属十分稀有，预计在未来十年内就可能出现供应短缺。另外，与目前电脑、手机等电子产品的重要原材料硅相比，石墨烯也具有诸多优势，因此它将来有望取代硅，在电子产品生产中得到广泛应用.
（《自然—物理学》（Nature Physics），doi:10.1038/nphys989，Z. Q. Li，D. N. Basov）

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