據物理學家組織網10月15日(rì)(北京時間)報道,英國曼徹斯特大學研(yán)究人員最新研究顯示(shì),把單原子層精確地堆(duī)疊起(qǐ)來,有望造出大量(liàng)新型材料(liào)和設備,石墨烯及有(yǒu)關單原子厚(hòu)度晶體為此提供了(le)廣闊的選(xuǎn)擇。他們按照期望的(de)順序,將石墨烯和氮化硼的單原子層晶體一層壓(yā)一層(céng)地堆疊起來(lái),構建出一種“多層糕”,可作為(wéi)納米級的變壓器。相關論文發表在10月(yuè)14日的《自然?物理學》雜誌網站上。
自從2004 年首(shǒu)次被分離出來,石墨烯為許多領域帶來了徹底(dǐ)變革的可能。從智能手機、超快(kuài)寬帶、計算機芯片到藥物遞送,石墨烯有望取代現有矽材料(liào)。該研究由曼徹斯特(tè)大(dà)學列昂尼德?波諾馬連科和諾貝爾(ěr)獎得主安德烈?蓋姆領導(dǎo),他們認為,人們尚(shàng)未找到石墨烯真正大顯身手的(de)舞台,能(néng)發揮它們卓越屬性的(de)新設(shè)備和新材料還沒發明出來。
在納(nà)米變壓器中,由於局部電場的作用,電子(zǐ)在一層金屬中移動時會對另一層金屬中的電子產生拉力,這一現象(xiàng)稱為“庫侖拖曳”。而要(yào)利用(yòng)這一規律,需要(yào)將金屬一層層隔開,讓它們彼此絕緣(yuán),但分開的距離不(bú)能超(chāo)過幾個原(yuán)子間距。這種結構是許多複雜精細的新型電子和光(guāng)子設備的基礎(chǔ),包(bāo)括許多晶體(tǐ)管和探測器都采用這一新結構。而(ér)現有材料(liào)做不到這一點,這對(duì)目前的納米技術(shù)而言是個巨大飛躍。
研究(jiū)人員(yuán)將石墨烯作為單(dān)原子導電平麵,將僅4個原(yuán)子薄的氮(dàn)化硼作(zuò)為電絕緣體。他們先從塊狀石墨中剝取了石墨烯平麵,並用同樣技術(shù)得到了氮(dàn)化硼原(yuán)子層,然後用一(yī)種先進的納米技術,像拚裝(zhuāng)“壘高”玩具那樣將石墨烯和氮化硼晶體一層層堆疊起來,按照(zhào)期望(wàng)的層麵順序組裝成新晶體(tǐ)。
納米變壓器由曼徹斯特大學的羅曼?戈巴喬夫組裝(zhuāng),他描述這種技術(shù)時說:“這就像《發條鋼跳蚤的(de)故事》裏的(de)情節,隻(zhī)有用最高倍顯微鏡才能看到跳蚤在跳舞,甚至還釘(dìng)著極小的馬蹄鐵。我們的納米‘壘高’就是這種技術的進一步推演。”
蓋姆補(bǔ)充說:“這一研究還證明(míng)了以原子的精度一層層地搭建平麵,能(néng)造出有多種功能的複雜設備(bèi)。我們有一(yī)個完整的(de)原子層材料庫,隻要將這些材料結合起來,就可能(néng)創造出自然界中沒有的主要新材(cái)料,這條路的前景比石墨烯(xī)本(běn)身更令人興奮。”(記(jì)者常麗君)
總編輯圈點
隨著人們對宏觀世界(jiè)的物理規律日(rì)漸熟稔,有時越小意味著越多(duō)驚喜。石墨烯便是承載諸多驚喜的微小事物之一(yī)。而石墨烯今天帶來的驚喜不(bú)僅僅源於(yú)科學研究的突破,也離不開技(jì)術手段的進步:如果說當日獲得石(shí)墨(mò)烯的辦法略顯討(tǎo)巧,那麽今日納米變壓器的成功卻離不開微觀組裝技術的(de)日漸精進。微觀世界由此而生出的種種奇妙前景,顯然比石墨烯材(cái)料本身更值得(dé)人們期待(dài)。
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