石墨烯作为一种二维碳材料结构，被称为宇宙中最薄的 材料，只有一个或几个原子厚度，具有优异的电学、力学、 常规情况下，电子在特定轨道围绕原子核运动，就像行 星围绕太阳运动。但新研究发现，电子可瞬间跃迁到更高能 热学、光电子等性能，是材料与物理领域研究的重点。大规 的轨道。 模的高品质电子级石墨烯制备对科学界与工业界提出巨大挑 研究小组对氢分子中的电子对进行了精确快照。他们用 战，也是石墨烯在新能源、电子产品、半导体、光电子等领 ｘ射线束将其中一个电子从分子中敲除，导致两个原子分离。 域应用的最大障碍。 实验显示，处于基态轨道的一对电子瞬间同时跃迁到了具有 武汉低维材料研究院数位国家级专家经过潜心技术攻 更高能量的轨道，这是量子关联的例证。 关，在石墨烯领域取得了重大突破。其在优化改进了石墨氧 化还原方法的基础上，制备出了高导电的电子级石墨烯粉体， 电子问的关联通常微弱到难以观测，但某些情况会导致 电子出现明显的异常行为，如超导现象，这是高容量计算机 导电率高达１５１５．２ Ｓ／ｃｍ，并正在建设１００吨级大批量生产 存储器的基础。科研人员此次通过高灵敏度的实验技术，清 线。 晰观测到了电子问不寻常的运动，这对于研究基于超导体等 目前全球制备石墨烯的技术包括有氧化还原法、碳化硅 材料的下一代电子器件是重大突破。 外延法、化学气相沉积法以及机械剥离法等。氧化还原法是 其中工艺相对简单、成本低且比较容易产业化的方法，武汉 低维材料研究院正是在这种方法基础上进行优化和改进，降 低了氧化还原过程中石墨烯晶体的损坏，从而得到了高质量 电子级石墨烯。 神奇！石墨烯扭转“角度”可变超导体 英国 自然》杂志日前连发两篇物理学重磅论文，报告 了麻省理工学院（ＭＩＴ）科学家对非常规超导材料的行为的 新见解，这一发现轰动业界，被称为石墨烯超导的重大进展。 此类材料已让物理学家困惑达几十年之久，而最新发现或有 助于开发高温超导材料，用来制作强大的磁体或开发低功耗 电子技术。 根据１９５７年的超导电性理论，某些材料能够以零电阻导 石墨烯作为一种具有广阔的应用前景的材料，一直吸引 了全球众多高校以及科研机构的研究，而石墨烯众多的特殊 性能也只有在高质量石墨烯上才能发挥出来，因此能够大规 模制备出高质量的石墨烯是石墨烯产业化与众多应用的首要 基础。 目前，国际上如美国、德国已经有一些大型企业对外销 售石墨烯制备设备，但这样的设备往往价格高达几百万，对 于国内的研究机构或者相关企业来讲成本偏高。武汉低维材 料研究院高质量电子级石墨烯大规模制备，给国内石墨烯制 备技术带来了重大突破，一旦石墨烯的产业化开始大规模推 电。然而，许多材料表现出所谓的非常规超导电性，无法用 该理论解释。 此次，美国麻省理工学院科学家帕博罗·加力罗一埃雷 拉及其同事发现，当两层石墨烯以一个“神奇角度”缠扭在 一起时，它们表现出非常规超导电性。也就是说，研究团队 行，这样的成熟的大规模制备设备和技术，将会出现爆发式 的需求。 在两层石墨烯中发现了新的电子态，其可以简单实现绝缘体 到超导体的转变，而其属性与铜氧化物（其结构往往难以调 整）的高温超导类似。 石墨烯的应用在诸多领域有着巨大的前景，比如锂离子 电池、超级电容器、导电墨水、打印电路、散热、柔性电子、 智能传感器、隐身、净水环保、橡胶／汽车／航空航天复合 材料等领域，无论是国外还是国内，都在石墨烯产业方面有 诸多的科研和政策支持，更高质量更高效率的石墨烯制备技 术，正是发展石墨烯所必不可或缺的关键。 这种“神奇角度”的石墨烯除了会形成超导态——来 源于电子之间的强吸引作用而产生零电阻，还会形成另一 种电子态。在第二篇论文中，该团队展示了缠扭的双层石 墨烯系统会出现一种新的绝缘态——莫特绝缘体态（Ｍｏｔｔ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ），这种状态似乎由强大的电子间相互作用推动产生。 两篇论文所报告的系统，可以通过改变扭转角度和电场 来轻易调整。这意味着，该成果将提供一个全新的二维平台， 电子“超常”跃迁有助研发新材料 到跃迁至常规轨道之外的电子。 以供科学家们理解曾长期困扰物理学界的高温超导电性的起 澳大利亚国立大学科研人员日前发表论文称，他们探测 源问题，并将打开一扇研究非常规超导体的大门，同时也为 全新电学性能的开拓和工程化铺平道路。 ■ Ｉ中国粉体工业２０１８ Ｎｏ．２