中国攻克世界难题!全球首次成功折叠石墨烯,

“折纸术”是我国民间的一项传统手艺,随着时代的发展这项手艺扩大到了更多领域,我国科学家便将“折纸”技术带到微观世界。近日我国科学院研究团队成功在显微镜下完成对石墨烯纳米结构的折叠,这也是世界首次实现石墨烯折叠,随后他们将相关论文发表在国际科研文刊《科学》上,引起了各国科学家的赞叹。对于石墨烯的折叠,世界众多科学家已进行了几十年的尝试,因为此项技术在未来实现超级计算机、量子机器以及纳米机器等方面都有着不可或缺的作用。


出品|国器


纳米级石墨烯在显微镜下进行“折纸”难度极大


此次用于折叠的石墨烯厚度小于0.2纳米,位于原子级精准,想要折叠并非易事。在折叠时由于量子力学对原子粒子的影响,将使得在对原子薄片进行“折叠”时,原子粒子会到处移动或者直接分开。在微观领域一些小小的变化都将使得物质的性质产生大变化,石墨烯薄片在折叠靠近时,石墨烯可能将从导体变化为超导体或者绝缘体。石墨烯作为纳米级的二维材料,将是未来的新一代电子器件的基本材料,一直是物理学家们研究的热门,2010年两名科学家就因在石墨烯材料上有着卓越研究而获得了诺贝尔奖。


中国科研团队发表的论文未提到科研过程


为使石墨烯产生预期的性质变化,我国研究人员创造性的使用单个带电原子来使薄片产生弯曲,这使得薄片在被折叠或展开时将不会产生破坏。此外还能让石墨烯沿任意方向反复折叠,进而实现需要的性质变化。据悉,基于此次石墨烯的“折纸术”,科研人员也能对于其他新型原子材料进行折叠,进而实现纳米结构量子器件的制造。此外我国科研人员在论文中并没有详细的操作说明,这也使得国外科学家无法复制其科研过程。


石墨烯的折叠将可用于其它纳米结构量子器件制造


目前商业处理器是由大块硅板制成,但随着晶体管等元件尺寸的减小,计算机的性能及其速度的提升将到一定瓶颈,但通过对石墨烯的折叠能使其变为超导体,进而使得电子能无阻力的自由通过。几年后待到原子级精度“折纸术”成熟,设计者们能在原子层上搭建元件,进而实现理想芯片的研发。此外研究团队表示,他们希望利用此技术来制造纳米器件,像纳米涡轮机、石墨烯管,进而实现利用2D电子器件制造出量子材料及机器。


石墨烯研究层面上中国实现对传统强国的技术领先


我国研究人员首次实现世界上尺寸最小、原子级精度可控的石墨烯折叠,同时韩国也对石墨烯进行了很长时间的研究,并发明了新型石墨烯电极,进而制造出能在低温下生产钙钛矿的太阳能电池,但其应用也仅限于太阳能电池商业化层面,而我国研究成果用于改进计算机,却帮助量子材料及量子器件的制造,在前沿科技上我国领先传统电子强国韩国的步伐不止一点点。