那些科学发现过程中的有趣故事：透明胶带与石墨烯

在前些年，全球掀起了一股轰动的石墨烯材料热潮。这个引人瞩目的发现归功于一位独具创意的科学家，他不知何故萌生了一个奇特的想法：用胶带撕石墨，以期使其不断变薄，最终获得所需的超薄石墨材料，并进一步研究其性能。因此，他坚持不懈地用胶带撕拉了整整一个月。

图源：Pixabay

意外之中，他的坚持付出得到了巨大回报，终于创造出了一种极其强悍的新型材料——石墨烯。这种材料具有惊人的性能和特性，引起了科学界和产业界的广泛关注。石墨烯的发现为材料科学打开了全新的大门，它在各个领域展现出了广泛的应用潜力。这个不可思议的故事充分展示了人类勇于创新和探索的精神，激励着更多科学家继续追求卓越，开创未来的辉煌。

石墨烯的发现过程可以追溯到2004年，由英国的两位物理学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）共同完成。他们使用了一种简单的实验方法，涉及胶带和石墨。

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发现过程如下：

实验准备：盖姆和诺沃肖洛夫在一块普通的石墨晶体上放置胶带，并将胶带粘在石墨上，然后用手撕开。

提取石墨片：在撕下胶带时，石墨晶体会分成许多更薄的石墨片。然后，他们再次在另一块胶带上撕开石墨片，重复这个过程。

反复撕裂：他们不断重复这个撕裂过程，每一次撕裂都会使石墨片变得更薄。

单层石墨片：在继续撕裂的过程中，盖姆和诺沃肖洛夫最终成功地获得了只有一个原子层厚的石墨片。这个单原子层厚度的石墨片就是后来所称的石墨烯。

在接受Sciencewatch网站采访时，盖姆教授这样描述该方法：“你将胶带贴在石墨或云母上，然后剥掉顶层。胶带上会脱落石墨片。

“然后将胶带对折，粘在上面的薄片上，然后再次将它们分开。重复此过程10或20次。每次，薄片都会分裂成越来越薄的薄片。

“最后，你的胶带上会留下非常薄的薄片。你溶解胶带，所有东西都会变成溶液。”

当时，许多科学家认为如此薄的晶体材料不可能保持稳定。

与预期相反，薄片没有聚集在一起或在溶液中滚动。

研究人员生产的仍然是石墨，有几层厚。但这是一个重大进步，使研究人员能够开始用薄碳片制造晶体管。

为了识别石墨烯的微小碎片，研究人员将他们用胶带制成的石墨薄层转移到由氧化硅制成的板上。

当将板放在标准显微镜下时，会显现出彩虹般的颜色，类似于油溅到水上时看到的颜色。这使得研究人员能够确定薄片中石墨烯层的数量。

现在有更复杂的方法来生产石墨烯，石墨烯具有一些非常特殊的性质，比如高导电性、高热导性、优异的机械强度以及出色的光学特性，潜在的应用范围是无穷无尽的。

学术成就：盖姆和诺沃肖洛夫于2004年发现石墨烯的工作，使得他们在2010年获得了诺贝尔物理学奖，以表彰他们对石墨烯发现和相关研究的突出贡献。

供稿单位：重庆市无线电科普体验中心
审核专家：杨耀辉
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