石墨烯，一種最薄的分子材料。現(xiàn)在，它正被科學家看做下一代信息技術(shù)所倚重的重要材料。近日，在由三位院士——中科院物理所研究員高鴻鈞、中科院化學所研究員朱道本、北京大學常務副校長王恩哥——共同擔任會議執(zhí)行主席的香山科學會議上，與會專家以“新型二維晶體材料及在未來信息器件中的應用”為主題，重點探討了石墨烯的未來發(fā)展前景。高鴻鈞向《中國科學報》記者表示：“近年來，我國石墨烯研究取得了諸多成果，繼續(xù)大力推進有望讓基于石墨烯材料的新一代電子技術(shù)根植于中國。”

應用前景有亮點

石墨烯是由單層碳原子相互連接構(gòu)成的一種六方點陣蜂巢狀二維單層晶體結(jié)構(gòu)，是世界上最薄的分子材料。起初，物理學家們認為，完美的二維結(jié)構(gòu)無法在室溫下穩(wěn)定存在。但在2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫采用剝離方法，用膠帶將塊體石墨不斷減薄，首次獲得了單層碳原子晶體材料石墨烯。他們也因此獲得2010年諾貝爾物理學獎。

隨后，石墨烯引發(fā)了新一輪二維晶體材料研究的熱潮。據(jù)高鴻鈞介紹，石墨烯材料具有優(yōu)異的電學性質(zhì)，有望被用于制造新一代高性能電子學器件。去年，美國IBM公司成功研制出首款由石墨烯圓片制成的集成電路，標志著向開發(fā)石墨烯計算機又邁進了一步。

南京大學電子科學與工程學院教授張榮則指出：“石墨烯還具有豐富的光學特性，是良好的透明導電薄膜?！彪S著制造成本不斷降低，石墨烯還有可能被應用于觸摸屏、LED等器件的制造。

制備方法是難點

目前，石墨烯材料的制備方法與控制、結(jié)構(gòu)與物性調(diào)控、器件加工與特性等問題，是科學家著重研發(fā)的領(lǐng)域。其中，石墨烯的制備方法是我國專家關(guān)注的焦點。

相關(guān)專家認為，石墨烯的制備目標應是用于電子器件的“高質(zhì)量石墨烯薄膜”以及用于化學儲能領(lǐng)域的“石墨烯大規(guī)模合成”。

在短短八年的石墨烯探索歷史中，科學家發(fā)明了“機械剝離法”、“液相化學剝離法”、“石墨烯氧化物還原法”等各種制備方法。

北京大學化學與分子工程學院教授劉忠范一直致力于石墨烯材料制備方法的研究，并提出了在金屬催化劑表面上制備石墨烯的“化學氣相沉積法”。他表示：“這種方法在制造低成本和高質(zhì)量石墨烯上具有優(yōu)勢?！?BR>
面對未來更高的應用要求，上海交通大學化學化工學院教授馮新亮則指出：“傳統(tǒng)的制備方法均難以提供結(jié)構(gòu)和組成精密可控的石墨烯納米材料，無法滿足在微電子和納米光學器件等方面的需求?！?BR>
因此，與會專家認為，我國在石墨烯制備方法研究上還面臨較大挑戰(zhàn)?！疤魬?zhàn)主要在于如何制備大面積、雜質(zhì)缺陷可控的高質(zhì)量單晶材料以及如何改進現(xiàn)有硅基工藝融合的石墨烯加工技術(shù)?！备啉欌x說。

搶占技術(shù)制高點

不久前，諾獎得主康斯坦丁·諾沃肖洛夫在聽取了中國學者的學術(shù)報告后，盛贊我國石墨烯基礎(chǔ)研究工作。這讓高鴻鈞對我國石墨烯研究的前景信心倍增?！岸嗄陙恚覈谑╊I(lǐng)域特別是材料生長方面已取得了突破性進展，SCI論文發(fā)表數(shù)量位居國際前列，研究水平也進入國際先進行列。”

同時，當前世界石墨烯研發(fā)領(lǐng)域已形成了一種新材料發(fā)現(xiàn)、物性研究、快速轉(zhuǎn)化為工業(yè)化成果的模式，能將實驗室的研究成果迅速轉(zhuǎn)化為技術(shù)成果，并應用于實際生產(chǎn)生活。

對此，高鴻鈞評價說：“這對國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展和國防安全將產(chǎn)生深遠影響，是一個對國家有重大戰(zhàn)略意義的研究方向。”

在此次香山科學會議上，與會專家也一致認為，石墨烯的發(fā)展目前已進入關(guān)鍵階段，我國科研工作者應利用現(xiàn)在的有利時機，以“新材料—新物性—新器件”為核心，抓住基礎(chǔ)研究和成果轉(zhuǎn)化兩個重點，全方位開展石墨烯實用器件的應用研究，盡快搶占下一代信息技術(shù)制高點。（責編：陶）