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石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把石墨片一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷。
2009年，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应，他们也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。
2018年3月31日，中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动，该项目主要生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池，破解了应用局限、对角度敏感、不易造型这三大太阳能发电难题。
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近期，莫斯科罗蒙诺索夫国立大学化学家合成出了一种外形酷似水母的特殊类型石墨烯纳米粒子，并对其进行了改性处理。这些粒子的结构使其可被用于催化过程及制造导电聚合物。相关研究成果已发表在《应用表面科学》（Applied Surface Science）杂志上。
石墨烯是碳的同素异形体之一，即“纯”碳的存在形式之一，在结构和性质上与其它形式不同。石墨烯是六角型二维晶体，其强度、导热性、导电性等性质决定了它在许多化学家和纳米电子物理学家的研究中发挥着重要作用。
此项研究的本质是合成出独特的石墨烯纳米粒子，并对其进行改性处理。研究团队制出的结构具有非常有趣的形态：石墨烯层在边缘处弯曲，边缘带有功能性“尾巴”。由于外形酷似水母，研究团队将其称为“水母状石墨烯纳米薄片”。
上述纳米粒子由若干较薄（小于50纳米）的石墨烯层组成，其边缘由于制备方法（利用催化剂加速烃的热分解）的特性而弯曲。经硝酸化学处理后，薄片边缘被功能性含氧基团覆盖。在高温下，通过氨的作用，含氧基团可转化为氮“尾”。研究团队使用了光谱学和显微学等一整套化学物理方法，使得研究精细结构成为可能。
研究人员表示，该材料具有非常发达的比表面积，可用来制造超级电容器和电池的电极。此外，利用氮原子对其表面进行改性处理，有助于改变其电化学和吸附（吸收）性能，因此也可用于催化过程和制造导电多组分聚合物。
石墨烯虽然从合成和证实存在到今天只有短短十几年的时间，但是已成为近年学者研究的热点。其优异的光学、电学、力学、热学性质促使研究人员不断对其深入研究，随着石墨烯的制备方法不断被开发，石墨烯必将在不久的将来被更广泛的应用到各领域中。
文章来源：科技部 图片来源：网络
IEEE Spectrum
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