石墨烯

米拉Senthilingam

这周，我们要学会不把事物视为理所当然，甚至文具也不例外。磨砺你的知识，也许他的铅笔，是伊恩·勒·吉尤

伊恩·勒·吉尤

用铅笔盒里的东西制造出一种获得诺贝尔奖的超级材料并不常见，但石墨烯也没有什么普通的地方。

安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因“在二维材料石墨烯方面的开创性实验”被授予2010年诺贝尔物理学奖。这句话有趣的部分是“二维材料”。我们周围的物质在原子尺度上都不是二维的。即使是一张“平”的纸，也有数十万个原子厚。

那么怎样才能得到真正平坦的单层原子呢?首先，让我们来看看铅笔的“铅”。我相信你们都知道，这与铅元素无关，当然是石墨，碳的一种形式。石墨由层层组成，碳以重复的六角形结构结合在一起，就像蜂窝的一片。这些层之间的距离只有三分之一纳米，但彼此之间的连接很弱。

石墨烯只是一层石墨，只有一个原子厚。将一层石墨从另一层中分离出来就像用胶带从一片石墨上撕下薄片一样简单。这种“机械剥离”是诺贝尔奖得主们在“周五晚上”的实验中首次发现的，当时他们在正常研究之外从事有趣的课题。抓住它是一回事，研究它是另一回事，为了做到这一点，他们必须去除胶带上的薄片。他们将胶带溶解在丙酮中，然后将石墨烯薄片沉积在硅片上。

石墨烯的能力令研究人员惊叹不已。它的强度是钢的200倍，是迄今为止测试过的最坚固的材料之一。事实上，需要一头大象站在大头针上，才能产生足够的压力来突破单原子层。在室温下，它的导电性和导热性都是所有材料中最高的，分别超过了银和金刚石。

尽管只有一个原子厚，但你可以用肉眼看到它。它几乎是透明的，但如果你拿起一片石墨烯，你可以看到它吸收了一些穿过的光。尽管它实际上是透明的，而且显然充满了洞，但实际上，即使是氦原子也很难穿过它。

随着技术的进步，石墨烯的生产成本正在急剧下降。2008年，据估计，生产一平方厘米的成本为1亿美元。现在，在2012年，一平方厘米的超高质量材料的价格从10万英镑下降到同样大小的低质量样品的10英镑。

石墨烯的主要希望之一是开发出一种替代硅基晶体管的材料，而硅基晶体管是计算机芯片的基础。尽管在使硅芯片更小、更快方面取得了令人难以置信的发展，但许多人认为我们正开始达到它们的物理极限。如果石墨烯可以用来制造晶体管，它的导电性和小巧的尺寸可能会大大提高计算能力。晶体管本质上是构成计算基础的开/关开关，但它们需要硅等半导体。

不幸的是，石墨烯不是半导体，但就在今年，研究人员能够使石墨烯在不失去导电能力的情况下发挥半导体的作用。就在一年前，安德烈·海姆(Andre Geim)在谈到石墨烯晶体管时说，这种前景太遥远了，我们甚至无法正确评估。

目前，有几个技术挑战限制了石墨烯充分发挥其潜力。它的力量可能是不可思议的，但我们还没有开发出一种将其应用于建筑的方法。此外，石墨烯优越的导电性也受到需要在氧化硅层上支撑的限制。这些问题都不是无法解决的，这就是为什么人们对石墨烯如此兴奋——我们知道它能做什么，只要我们能正确地使用它。

关于石墨烯的论文正以指数级速度发表:2011年发表了近6000篇论文，而2007年约为750篇。似乎不可能跟上所有的发展和有希望的线索。人们已经在谈论它在太阳能电池、透明扬声器甚至蒸馏酒精中的应用。总有一天，石墨烯的用途可能只会被我们的想象力所限制。

米拉Senthilingam

在这种情况下，有无限的应用潜力。这是必威体育 红利账户化学世界Ian Le Guillou提出了石墨烯的简单但广泛应用的化学原理。下周，让我们在体内和体外保持美丽的化合物。

布莱恩·克莱格

虽然角蛋白是许多动物生命的必需品，但基于它的产品相对较少。有含有角蛋白的化妆品，也有日本和巴西开发的角蛋白护发产品，据称可以在控制头发卷曲的同时增加头发的光泽。

烫发是对天然角蛋白起作用的过程，使用还原剂破坏角蛋白螺旋之间的二硫化物桥，然后添加氧化剂来重建桥。更重要的是，在血管移植物上使用角蛋白涂层以减少血液凝固方面已经完成了工作，在药物输送机制和支持伤口愈合等医疗应用方面的工作仍在继续。

米拉Senthilingam

要找出这些用途和操作的化学原理，请加入布莱恩·克莱格下周的节目元素中的化学．在那之前，感谢大家的收听，我是Meera Senthilingam。