​石墨烯的特點以及應用領域

石墨烯的動態：

，shimoxishiyouliubianxingjiegoudetanyuanzizuchengdeerweijiegou，zuchengyuansuyuqianbixinshimoyiyang。doushitongyangdeyuansu
，daozhibutongxingnengbiaoxiandeyuanyinzaiyu，yuanzipailiejiegoubutong。shimoxideteshujiegoudaozhitajuyougaoqiangdu、高硬度
、高導熱導電性能，以及幾乎透明的光學特性。

第di二er，單dan層ceng石shi墨mo烯xi當dang前qian還hai停ting留liu在zai實shi驗yan室shi研yan發fa階jie段duan，沒mei有you大da規gui模mo的de商shang業ye應ying用yong案an例li。媒mei體ti上shang報bao道dao的de石shi墨mo烯xi電dian池chi
，是shi指zhi多duo層ceng石shi墨mo烯xi
，距ju離li實shi現xian產chan業ye化hua應ying用yong至zhi少shao5年以上。多層石墨烯通常與其他材料複合應用後
，呈現多樣化。

第di三san，盡jin管guan石shi墨mo烯xi行xing業ye處chu於yu產chan業ye初chu期qi
，但dan依yi然ran需xu要yao密mi切qie跟gen蹤zong它ta的de研yan究jiu成cheng果guo，以yi及ji對dui於yu其qi他ta行xing業ye的de顛dian覆fu性xing的de影ying響xiang。另ling一yi方fang麵mian
，也ye需xu要yao考kao慮lv一yi項xiang技ji術shu產chan業ye化hua應ying用yong的de時shi點dian，畢bi竟jing技ji術shu隻zhi有you真zhen正zheng與yu行xing業ye真zhen實shi需xu求qiu相xiang結jie合he
，它ta的de價jia值zhi才cai能neng化hua發fa揮hui。

石墨烯的特點以及應用領域：

一
，芯片領域

石墨烯跟芯片有什麼關係呢？

1.石墨烯具有的轉角結構和超導特性。

2018年，科學家發現
，當兩層石墨烯之間有一個特別小的夾角的時候（大概1.1°），兩層石墨烯的薄膜之間會交替出現超導和絕緣的區域，就像是汽油漂在水麵上交替出現的彩色條紋一樣。

這個現象讓科學家們非常興奮。它開啟了一個被稱為轉角電子學的研究領域

，1.1°這個角度，就被稱為“魔角”。

而er在zai這zhe一yi次ci的de研yan究jiu中zhong，人ren們men發fa現xian了le石shi墨mo烯xi一yi個ge更geng重zhong磅bang的de特te性xing
，就jiu是shi通tong過guo一yi個ge小xiao的de電dian壓ya變bian化hua，我wo們men就jiu可ke以yi控kong製zhi這zhe個ge超chao導dao現xian象xiang的de打da開kai或huo者zhe關guan閉bi。正zheng是shi這zhe個ge可ke控kong的de特te性xing，讓rang科ke學xue家jia異yi常chang興xing奮fen，甚shen至zhi看kan到dao了le未wei來lai芯xin片pian的de一yi種zhong可ke能neng。

像我們所熟悉的各種芯片
，包括電腦的CPU、手機的AI芯片，還有大量的集成電路器件等等，它層的結構單元，其實就是邏輯開關。

所以，在遙遠的地平線上，科學家們仿佛看到了一種全新的、構成芯片底層結構的可能，那就是用兩層石墨烯的夾角結構，也就是“魔角”
，構成邏輯開關的陣列。

而且這個陣列還有一個特別誘人的特性——那就是超導。

要(yao)知(zhi)道(dao)現(xian)在(zai)芯(xin)片(pian)行(xing)業(ye)頭(tou)疼(teng)的(de)一(yi)個(ge)難(nan)題(ti)
，就(jiu)是(shi)晶(jing)體(ti)管(guan)發(fa)熱(re)的(de)問(wen)題(ti)。而(er)石(shi)墨(mo)烯(xi)夾(jia)角(jiao)帶(dai)來(lai)的(de)超(chao)導(dao)特(te)性(xing)
，意(yi)味(wei)著(zhe)這(zhe)樣(yang)的(de)材(cai)料(liao)不(bu)會(hui)發(fa)熱(re)，因(yin)此(ci)格(ge)外(wai)吸(xi)引(yin)人(ren)。

不過平心而論
，因為目前針對石墨烯器件的研究，普遍都在原理階段。咱們說的這種新型芯片，距離實現看起來還非常非常遠。

那為什麼希望這麼渺茫，科學家們還費盡心思地鑽研呢？

這是因為，這種新型材料很有可能解決信息技術領域的“焦慮”——摩爾定律的極限。

我們知道
，所謂摩爾定律是指單位麵積的集成電路數量，平均每18個月就要翻一番。在過去半個多世紀的時間裏，摩爾定律一直在延續。單個晶體管的大小，從原來的幾百微米，縮小到了今天的7納米。

所以，我們今天的一塊手機芯片上，可以有100億個晶體管。這些就是支持一個手機強大算力的基礎設施。

但發展到這個地步
，用於製作晶體管的矽材料，已經遭遇了“物理極限”——如果晶體管再小下去
，很可能就會出現“量子效應”——也就是說，芯片會變得不穩定

、不可靠。

可是人們對於算力的渴望又是無窮無盡的
，就像上麵說到的機器視覺超能力
，也需要越來越高的算力才能實現。

所以在科研領域，有不少科學家都在嚐試

，不用傳統的矽材料作芯片，嚐試其他的材料。

在這些研究思路之中，有一條就是用碳基芯片代替矽基芯片
，石墨烯就是其中之一。

這(zhe)條(tiao)關(guan)於(yu)石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)進(jin)展(zhan)之(zhi)所(suo)以(yi)值(zhi)得(de)關(guan)注(zhu)
，簡(jian)單(dan)來(lai)說(shuo)，就(jiu)是(shi)它(ta)通(tong)過(guo)一(yi)種(zhong)可(ke)控(kong)的(de)方(fang)式(shi)，實(shi)現(xian)了(le)石(shi)墨(mo)烯(xi)在(zai)超(chao)導(dao)和(he)絕(jue)緣(yuan)之(zhi)間(jian)的(de)切(qie)換(huan)。這(zhe)個(ge)切(qie)換(huan)，讓(rang)石(shi)墨(mo)烯(xi)原(yuan)料(liao)成(cheng)為(wei)了(le)一(yi)種(zhong)開(kai)關(guan)
，它(ta)能(neng)作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)全(quan)新(xin)的(de)芯(xin)片(pian)原(yuan)理(li)
，延(yan)續(xu)摩(mo)爾(er)定(ding)律(lv)的(de)發(fa)展(zhan)。

當然，這些都是從芯片材料的角度對於這項研究的解讀。作為早期的學術研究，石墨烯轉角結構很可能還會從超導原理
、二維材料的設計等等其他方麵，發揮意想不到的作用。