作為一種超薄（báo）、超強、超柔和超高（gāo）速的導電體，石墨烯已被電子領域視（shì）為具有廣（guǎng）泛應用的（de）神奇材料。但要想充分發揮（huī）石墨烯（xī）的巨大潛力（lì），科學家們首先必須了解石（shí）墨烯的超能力從何而（ér）來。據物理學（xué）家組織網8月（yuè）3日（北（běi）京時間）報道（dào），美國科學家已經（jīng）朝（cháo）這個方向邁出了最新一步：他們的研（yán）究首（shǒu）次證實，石墨烯中電子間的相互作用是石墨烯具有非凡性能（néng）的關鍵。相關論文已發表（biǎo）於（yú）《自然?物（wù）理學》雜誌。

      電（diàn）子（zǐ）在石墨烯中能以接近光速（sù）的速度行進，是矽材料（liào）中電子移動速度的100倍。由於石墨烯中的電子表現得與沒（méi）有質量（liàng）的極端（duān）相對論性自（zì）由電子一樣，而科學家保羅?狄拉克在1928年用狄拉克方程描述了相對論性的電子行為，因此（cǐ）石墨烯中的電荷載體也被稱為“狄拉克準粒子”，也就是無質量的狄拉（lā）克費米子。領導該研究的美國加州大學伯克利分校物理學家邁克爾?克羅米說：“石墨烯中的電子對（duì）帶電雜質製造的庫侖勢作出的回應與傳統的原子?雜質係統中非相對論性電子的表現應該極為不同（tóng）。然而，直（zhí）到現在，與這種極端相對論性係統（tǒng）有關的（de）許多關鍵理論預言都還沒有得到檢驗。”

      而他帶領的研究小組（zǔ）首次在顯微尺度上觀測並記錄了一個門控石墨烯設備中電子和空穴（xué）是如何對庫倫勢（shì）作出回應的，從而為“電子間相互作用是（shì）石（shí）墨烯（xī）非凡（fán）性能的（de）關鍵”的（de）理論提（tí）供（gòng）了實驗支撐。他們先在最常見的半導體基底二氧化矽襯底上放（fàng）置氮化（huà）硼薄片，然（rán）後在（zài）薄片上沉積一（yī）個石墨烯層（céng），由此製（zhì）成一個門控設備，並利（lì）用超高真空掃描隧道顯微鏡（STM）對門控設備進行探測（cè）。同時，他們用顯微鏡的尖端自動操（cāo）縱鈷單體在石墨烯片上構建出（chū）鈷三聚體來作為（wéi）製造庫倫勢的帶電雜（zá）質。

      超高真（zhēn）空掃描隧道顯微鏡通過記（jì）錄（lù）石墨（mò）烯電子結構（gòu）的空間變化，展示了電子（zǐ）和空穴對庫倫勢作出的回應。將實（shí）驗中觀測到的電子?空穴不對稱與理（lǐ）論模擬相比（bǐ）較，研究小組不僅能（néng）夠驗證相關的理論預測，而且還發現石墨烯的介電常數足夠小，而這正（zhèng）是電子（zǐ）間相互作用決定了（le）石墨烯非凡性能的佐證，並且（qiě）對於理（lǐ）解石墨烯中的（de）電子如何移動非常重要。

      “有些研究人（rén）員認為，電子與電子的（de）相互作用對（duì）石墨烯的內在性能而言並不重要，但（dàn）另一些專家的（de）觀點相反。我們首次用圖像展示了極端相對論性電子如何通過重新排列自己來（lái）對庫（kù）侖勢作出回應，證明（míng）了電子間相互作用是決（jué）定石墨烯性能的（de）一個重要因素。”克羅米說。

    總編輯圈點：

      硬度超過鑽石，卻可像橡（xiàng）膠一樣伸展；導電和導熱（rè）性能超（chāo）過任何銅線，重量卻幾乎為零；把20萬片晶體（tǐ）薄膜疊加到一起，也隻有一根頭發絲那麽厚??這就（jiù）是石（shí）墨烯，一種堪稱神奇的“超級材料”。而其超能力從何而來，文中所述或可看出端倪。製造“太空電梯”纜線、代替矽生產超級計算（suàn）機、做人工光合作用高效催化劑……石墨烯的超能力或許遠非如此，而了解了其“能量”由來，無疑會加速石（shí）墨烯潛力的發掘（jué）。