目前，石墨烯的應(yīng)用在當(dāng)代的應(yīng)用可謂是越來(lái)越廣泛，石墨烯的應(yīng)用是值得我們好好學(xué)習(xí)的，現(xiàn)在我們就深入了解石墨烯的應(yīng)用。

　　石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定存在[1]，直至2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實(shí)驗(yàn)中從石墨中分離出石墨烯，而證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因“在二維石墨烯材料的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

　　石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料[3]，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光"[4]；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過(guò)15000cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體*高，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料[1]。因?yàn)樗碾娮杪蕵O低，電子跑的速度極快，因此被期待可用來(lái)發(fā)展出更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來(lái)制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽(yáng)能電池。

　　石墨烯另一個(gè)特性，是能夠在常溫下觀察到量子霍爾效應(yīng)。

　　石墨烯的結(jié)構(gòu)

　　石墨烯是由碳六元環(huán)組成的兩維(2D)周期蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),它可以翹曲成零維(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一維(1D)的碳納米管(carbonnano-tube,CNT)或者堆垛成三維(3D)的石墨(graphite),因此石墨烯是構(gòu)成其他石墨材料的基本單元。石墨烯的基本結(jié)構(gòu)單元為有機(jī)材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán),是目前最理想的二維納米材料.。理想的石墨烯結(jié)構(gòu)是平面六邊形點(diǎn)陣，可以看作是一層被剝離的石墨分子，每個(gè)碳原子均為sp2雜化，并貢獻(xiàn)剩余一個(gè)p軌道上的電子形成大π鍵，π電子可以自由移動(dòng)，賦予石墨烯良好的導(dǎo)電性。二維石墨烯結(jié)構(gòu)可以看是形成所有sp2雜化碳質(zhì)材料的基本組成單元。

　　石墨烯光學(xué)性質(zhì)

　　根據(jù)理論推導(dǎo)，石墨烯會(huì)吸收\(chéng)pi\alpha\approx2.3%\,\!的白光；其中\(zhòng)alpha\,\!是精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)。一個(gè)單原子層物質(zhì)不應(yīng)該有這么高的不透明度，單層石墨烯的獨(dú)特電子性質(zhì)造成了這令人驚異的高不透明度。由于單層石墨烯不尋常的低能量電子結(jié)構(gòu)，在狄拉克點(diǎn)，電子和空穴的圓錐形能帶（conicalband）會(huì)相遇，因而產(chǎn)生這結(jié)果。實(shí)驗(yàn)證實(shí)這結(jié)果正確無(wú)誤，石墨烯的不透明度為2.3\pm0.1%\,\!，與光波波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。但是，由于準(zhǔn)確度不夠高，這方法不能用來(lái)決定精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)的度量衡標(biāo)準(zhǔn)。

　　近來(lái)，有實(shí)驗(yàn)示范，在室溫，通過(guò)施加電壓于一個(gè)雙閘極雙層石墨烯場(chǎng)效晶體管，石墨烯的能隙可以從0eV調(diào)整至0.25eV（大約5微米波長(zhǎng)）。通過(guò)施加外磁場(chǎng)，石墨烯納米帶的光學(xué)響應(yīng)也可以調(diào)整至太赫茲頻域[48]。

　　石墨烯重要性質(zhì)

　　在發(fā)現(xiàn)石墨烯以前，大多數(shù)（如果不是所有的話）物理學(xué)家認(rèn)為，熱力學(xué)漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了凝聚態(tài)物理界。雖然理論和實(shí)驗(yàn)界都認(rèn)為完美的二維結(jié)構(gòu)無(wú)法在非絕對(duì)零度穩(wěn)定存在,但是單層石墨烯在實(shí)驗(yàn)中被制備出來(lái)。這些可能歸結(jié)于石墨烯在納米級(jí)別上的微觀皺紋。

　　石墨烯還表現(xiàn)出了異常的整數(shù)量子霍爾效應(yīng)。其霍爾電導(dǎo)=2e2/h,6e2/h,10e2/h....為量子電導(dǎo)的奇數(shù)倍，且可以在室溫下觀測(cè)到。這個(gè)行為已被科學(xué)家解釋為“電子在石墨烯里遵守相對(duì)論量子力學(xué)，沒(méi)有靜質(zhì)量”。2007年，先后三篇文章聲稱在石墨烯的p-n或p-n-p結(jié)中觀察到了分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)行為。物理理論家已經(jīng)解釋了這一現(xiàn)象。2009年，美國(guó)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組分別在石墨烯中觀測(cè)到了填充數(shù)為1/3的分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)。日前，海姆教授對(duì)于石墨烯研究進(jìn)展和未來(lái)展望撰寫了文章。

　　綜上所述，本文已為講解石墨烯的應(yīng)用，相信大家對(duì)石墨烯的應(yīng)用的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深入，希望本文能對(duì)各位讀者有比較大的參考價(jià)值。