陳根：石墨烯研究——開發低成本、更高效石墨烯納米帶生產方法_風聞

文/陳根

我們知道，一個負極、一個正極和一些電解質就構成了最簡單的電池。帶負電荷的電子通過電解質從負極流向正極，就形成了電流。

負極通常使用鋰金屬氧化物製造，帶有這種負極的就被稱為鋰離子電池。鋰離子電池之所以最常用，是因為它們能量容納率最高，能夠放進手機這麼小的空間裏。在充電和放電時，鋰離子電池的能量密度是傳統可充電電池的3倍。

不管是筆記本電腦還是手機，我們每天總要用到好幾個鋰離子電池。自從上世紀90年代上市以來，這些可充電電池讓我們的電腦和電子設備變成可移動的，包括汽車。

但鋰離子電池並非十全十美，世界上的鋰供應量是有限的，企業和消費者對電池的安全性、壽命、容量的需求不斷提升，也催生了新一代電池的開發，而其中，被譽為“新材料之王”的石墨烯備受關注。

**石墨烯是目前發現的最薄、最堅硬、導電性能最強的材料。自2004年，英國曼切斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖諾夫首次發表“在二維石墨烯材料的開創性實驗”，發展至今已經10餘年。在此期間，石墨烯的製備方法逐漸成熟、性能逐步優化，應用也越來越成熟與廣泛。石墨烯電池就是利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的超高電子遷移率而開發的一種電池，**並不是簡單的石墨烯+電池。

石墨烯用於儲能和計算的納米帶一直是科學家的研究熱點，但生產這些超薄石墨烯條已經被證明是一項艱鉅的任務。但日前，來自德國馬丁路德·哈勒維騰貝格大學(MLU)的科學家們聲稱它們在這一領域取得了突破性進展，他們發明了一種首次能直接在半導體表面高效生產出石墨烯納米帶的方法。

跟生產石墨烯的蜂窩狀碳原子片不同的是，石墨烯納米帶由只有幾個原子寬的薄條帶組成。這種材料具有巨大的潛力，它可以用作硅晶體管更便宜、更小的替代品**——其運行速度更快、耗電量更少，或作為電池的電極——**只需5分鐘就能充好。 

研究人員表示，這種直接在半導體表面上生產可定製石墨烯納米帶的新能力不需要金屬表面來中和它們的能力，這將開啓一些令人興奮的可能性。它將不僅能為包括數據存儲在內的應用使用，而且還可能成為先進電子設備包括量子計算機的高效半導體。學界也正致力並仍長期致力石墨烯的研究。