现代技术取决于相对少量的基础材料——未来石墨烯及其他二维材料成功的关键是找到合适的释放新潜力和新功能的组合。

 

KostyaNovoselov ?University of Manchester

这是来自于诺贝尔物理学奖获得者KostyaNovoselov在曼彻斯特（Manchester）举行的2015石墨烯周（2015 Graphene Week）会议上的主题演讲。

Novoselov指出，硅决定了电子学、钢铁决定了土木工程、铝决定了航天航空。而在二维材料领域，研究人员已经构建了一个晶体库，可以合适的特定共组组合来叠加及匹配工程新材料—异质结构。

在Novoelov的介绍中，他讨论了大量如此设计的异质结构的理想特性，并从材料科学与工程的效益方面给出了大量的技术实例。

作为石墨烯旗舰计划（the Graphene Flagship）日程安排的核心，第十届石墨烯周会议在曼彻斯特大学举行，有超过600名代表出席。英国国家石墨烯研究院（UK’s National Graphene Institute）的总部—曼彻斯特大学同样也是Novoselov和AndreGeim的研究基地，因中石墨烯性质方面的开创性研究，此二人共同获得了2010年诺贝尔物理学家。

其他的演讲嘉宾包括哈佛大学（Harvard University）的Philip Kim，他谈到了关于石墨烯电中性的物理问题。重点考虑了石墨烯中的狄拉克点（Dirac points）—两条能量色散曲线的零能量交叉点，它将材料定义为半金属，因而没有带隙。此处的物理机制是外来的，因而造成了狄拉克点附件的物理行为也是混乱的。

将石墨烯与超导体结合，从而将石墨烯的费米能级（Fermi energy）降低到超导能隙以下，我们看到了镜面Andreev反射的证据，即超导库珀对（superconducting Cooper pairs）分裂成横穿电中性点的电子和空穴对。另一个例子中，氮化硼封装的石墨烯的电子热导率中电中性点显著增强，这是因为形成的费米能级较热能级更小。

IBM研究员Shu-Jen Han讨论了低维碳材料的纳米电子学。我们中的许多人对摩尔定律（Moore's Law）都或多或少有所了解，它描述了随时间推移，微电子元件的尺寸减小、密度提高的相应关系。我们也可能知道，以更小的物理尺度来延续摩尔定律需要有破坏性的技术出现。

降低晶体管的尺寸不仅仅是工程上的挑战，因为必须要考虑到基本的物理机制。比如说，目前的几十纳米的晶体管，其频率和功率极限正趋于饱和。在这样的尺度上继续缩小，功率成了非常重要的一个因素。但如何降低电子元件的功率呢？

代表们听取了目前任职于韩国多维碳材料中心（the Centre of Multidimensional Carbon Materials）的资深纳米科学专家Rod Ruoff的意见。Ruoff的报告涉及石墨烯和新型碳材料，包括双层钻石。他还讨论了多层石墨烯，“负曲率”碳在电能存储中的应用，石墨烯能大幅度减少摩擦。

Ruoff说的一个重点是只有我们能够采用化学气相沉积以外的方法制得高质量的块材石墨烯，才能显示出重大影响。他说，在铜或者其他金属基底上生长石墨烯太慢，所以我们必须发展新方法。

德国斯图加特（Stuttgart）阿尔卡特-朗讯公司（Alcatel-Lucent）的Wolfgang Templ将石墨烯应用于电信行业。石墨烯及相关材料取代硅在电子学上的应用存在许多说法，但根据Templ的说法，石墨烯与硅元件的晶圆级集成将以实惠的价格提供可观的收益。

总部位于德国亚琛（Aachen）的研究型公司AMO与Temple及其阿尔卡特-朗讯的同事一起，证明了硅波导上的石墨烯基光探测器，其传输速率高达每秒50GB。石墨烯基广电是一个快速发展的领域，基础物理与实际工程研究紧密结合。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜    校正：摩天轮