石墨烯是什么东西(石墨烯是什么材料)石墨烯是什么?什么特殊性质?什么实际用途?石墨烯的性质是什么?石墨烯和量子力学有什么关系?
二维碳
其实石墨烯的秘密就藏在你用的铅笔里 。 只要用铅笔划一条线,就会从铅笔中释放出一些柔软的银灰色纯碳,由一些重叠的碳原子组成 。 如果能把这些重叠的碳原子分开,只能得到一层原子碳膜,就可以得到石墨烯 。
以上工作也是诺贝尔医学奖得主Andrej Jim和Stra Novio Senolf的工作 。 其实很多人都在从事这项工作,但只有他们成功了 。 他们只用了一种很直的方法和一种巧妙的方法,就是用胶带把石墨的层状结构分开,最后得到一层石墨烯,也就是石墨烯只由一层碳原子组成 。 它的厚度只有0.335nm,300万种这样的材料只有1mm厚 。
因为石墨烯是由石墨得到的,烯烃基本特性之间的双键被称为石墨烯 。 现在我们想象一下石墨烯是什么样的 。 它是微观世界的单层网络 。 每个网络是一个完美的六边形,每个节点是一个碳原子 。 因为这个网络只有一个原子厚,几乎没有高度,只有长度和宽度,也就是二维的而不是三维的 。 简而言之,石墨烯是二维碳,是人类已知最薄的材料 。
高速运动
镀金后,吉姆和诺维洛夫渴望知道石墨烯的性质 。 他们测量了石墨烯的电学行为 。 正如他们所料,石墨烯是导电的 。 他们开始了解石墨烯的进一步研究,于是事情变得越来越有趣 。 在大多数情况下,电子在导体中的运动是无序的 。 它们随机碰撞滚动,很像游戏中的珠子,因为导体晶格中的杂质阻碍了它们的前进 。 然而,吉姆和诺维奥塞诺夫发现石墨烯并不是这样的 。 在石墨烯中,电子移动的距离很长,在碰撞中不容易分散 。 格普德为什么要这么做?吉姆推测这可能与其近乎完美的原子结构有关 。
另外,石墨烯中的电子是高速运动的,所以电子的高速运动在其他导体中是从未见过的 。 电子相互作用,相互作用量子实体也叫准粒子 。 吉姆的团队发现准粒子在石墨烯中的迁移速度接近,这让他们很惊讶 。 通常这种高速运动只能发生在一些极端环境下,比如中子星或者星弹 。
只有在这种情况下,粒子才能以如此高的速度加速 。 这种高速粒子运动也让物理学家羡慕不已 。 为了达到这个速度,他们依靠粒子加速器 。 但是,现在人们看到了石墨烯的这种运动,也就是说只有石墨烯才能探索一些奇妙的物理现象 。
Dirac颤抖着
预计使用石墨烯将探索一种被称为“狄拉克震颤”的现象,这是一种快速的震颤,最初由英国物理学家保罗狄拉克提出 。 这个理论结合了量子力学,用狭义相对讨论来描述粒子的快速运动 。 狄拉克预言,当这样的运动粒子从一个点运动到另一个点时,它们的路径不是直线,而是“颤抖”,因为这些粒子的能量很大,所以产生了逆粒子 。 在电子的情况下,得到的逆粒子是正电子 。 由于反应之间的相互作用,它们的轨迹发生波动,从而产生“狄拉克颤抖” 。
但是“狄拉克震颤”的速度太快了,很难看到这种运动,但吉姆表示,石墨烯中可能会出现类似的现象,并且可以测量,因为在石墨烯中,由于所谓的“粒子”和“洞穴”,粒子“震颤”的幅度大约为100nm 。 吉姆相信高分辨率显微镜,观察到了这种运动 。
Claien.
在接近光速的粒子运动中,“狄拉克颤抖”并不是唯一可预测的量子力学 。 1929年,瑞典物理学家奥斯卡克莱因预言了另一个奇妙的量子力学 。 他认为,在量子世界中,即使细粒子的总能量小于势垒高度,这些粒子仍然可以穿过势垒,这也被称为“量子隧道效应” 。
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