我国用“材料之王”研出有史以来最薄的电灯泡,仅为头发丝1/3 发布时间:2019-11-11 17:10:40

石墨烯发光阵列器件

据国防科技大学微信公众号显示,国防科技大学前沿跨学科学院的秦士球教授、朱孟建博士和徐伟博士团队与诺贝尔奖获得者康斯坦丁·诺沃森诺夫教授团队合作开发了史上最薄的灯泡,厚度为0.34纳米,仅为发丝直径的1/30万。

未来,石墨烯灯泡制成的显示器将会超薄、可触摸、可弯曲和可折叠。把它们卷成小块放进口袋不再是梦。可以预测,在不久的将来,那些只出现在科幻电影中并且可以随意弯曲和折叠的超薄柔性显示器将进入我们的日常生活。同时,它还可以用于硅基光电集成和未来的计算机芯片等领域。

事实上,石墨烯材料的广泛使用仍然是本世纪的事情。石墨烯被称为“材料之王”。十五年前,曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带剥离了第一片石墨烯:一种由单层碳原子组成的完美晶体。从那时起,人类进入了一个“二维时代”。这一成功的意义在于它是一种二维碳纳米材料,也是世界上最薄的已知材料。石墨烯具有优异的光学、电学和机械性能,被认为是未来的革命性材料。它被认为是硅材料的最佳替代品,对半导体工业的发展具有特殊的意义。这一次最薄的石墨烯灯泡利用了其良好导电性的半导体特性。专家估计石墨烯将在10年后成为半导体产品。

目前广泛使用的石墨烯材料分为两种类型,薄膜石墨烯和粉末石墨烯。一方面,中国在薄膜石墨烯领域的技术发展一直处于领先水平:世界上最大的单晶石墨烯、1000米石墨烯薄膜的连续生产、玻璃上生长石墨烯、用各种有机气体和液体制备石墨烯薄膜等技术都是由中国发起的。此外,在中国的一些企业也实现了制备薄膜石墨烯的低成本和低成本技术。另一方面,粉状石墨烯也处于类似的状态。中国石墨烯粉末产量最大,发展势头最强。

截至今年上半年,半导体发展道路上的最新成就是石墨烯半导体纳米晶体可以调整到任何颜色,并允许实时监控过程以确保质量。然而,石墨烯的研究迄今已进入瓶颈期。石墨烯的未来最终确定了吗?

曹颖元

然而,22岁的中国学生曹媛用他的行动给石墨烯一个新的未来。他将双层石墨烯从半导体转变成超导体,通过精细扭曲并折叠成特定的角度(以下简称“魔角”),因此自然被评为2018年十大科学数字,直接排在首位。

你知道,当时石墨烯超导在国际科学研究领域还是空白。所有超导体都是组合而成的。曹颖元通过物理操作将石墨烯从半导体变成超导体材料,这在历史上是前所未有的。

那么,什么是超导性?有什么用?超导是零电阻。我们通常在发烧时用电,手机、电脑、电视、空调、冰箱,甚至电线……通电时都会发热,因为它们都使用半导体材料。由于半导体具有电阻,转化率低。超导体没有电阻,可以达到100%的转化率。如果充电宝使用超导石墨烯,那么手机充电10分钟并全天待命不成问题。

曹颖元的“魔角”开辟了石墨烯的全新领域,再次让石墨烯技术有了光明的未来。

最近,中国科学家在石墨烯超导性方面又向前迈进了一步。石墨烯在显微镜下成功折叠。与过去不同,我们用一个带电荷的原子以突破性的方式弯曲超薄片,以原子精度控制转换,折叠和展开多次而不损坏它。它也可以调整到合适的角度,使其性质在预期范围内变化,如超导体。这使得石墨烯超导性能够更快地应用于工业。据报道,这项技术可以用来改进超级计算机,制造纳米机器,量子机器等。,也为开发“梦想芯片”提供了更多的自由。

回顾单层原子石墨烯材料在短短十多年的发展历史,中国一直致力于发展,并取得了显著的成绩。无论是在已经投入生产的半导体领域,还是在我们的学生去年发现的新开发的先进科学技术超导领域,中国都保持着世界领先地位。(宇宏)

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