法國皇帝拿破崙曾經說過：“筆比劍更有威力”，然而他絕對不會想到鉛筆中竟然包含著地球上強度最高的物質！美國哥倫比亞大學兩名華裔科學家最近研究發現，鉛筆石墨中一種叫做石墨烯的二維碳原子晶體，竟然比鑽石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。
這一驚人的科學發現是由美國哥倫比亞大學的兩名華裔科學家李成古和魏小丁 (音譯)一起研究得出的，而研究的主要工具之一竟是普通的透明膠帶！李成古說：“為了了解石墨烯的強度，我們首先必須從石墨上剝離出一些石墨烯薄片，於是我們想到了透明膠帶。”科學家先將“思高牌”膠帶粘在一塊石墨上，然後再撕下來，接著科學家又將膠帶粘到了一塊面積只有1平方英寸的矽片上，然後再將膠帶從矽片上撕下來，這時數千小片石墨都粘到了矽片上，而矽片上則有數千個肉眼看不見的小孔。
這時，科學家開始採取高科技手段，將矽片放置在電子顯微鏡下進行觀察，科學家花費數天時間，希望能在矽片小孔上發現合適的單原子厚的石墨烯薄片。一旦科學家發現了一些只有100分之一頭髮絲寬度的石墨烯薄片後，他們就開始使用原子尺寸的金屬和鑽石探針對它們進行穿刺，從而測試它們的強度。讓科學家震驚的是，石墨烯可能比鑽石還強硬，它的強度比世界上最好的鋼鐵還高100倍！
不過科學家可能仍然需要花費數年甚至幾十年時間，才能找到一種將石墨轉變成大片高質量石墨烯“薄膜”的方法，從而可以用它們來為人類製造各種有用的物質。
出處: 現代快報
2004年，英國曼徹斯特大學的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim)等製備出了石墨烯。海姆和他的同事偶然中發現了一種簡單易行的新途徑。他們強行將石墨分離成較小的碎片，從碎片中剝離出較薄的石墨薄片，然後用一種特殊的塑膠膠帶粘住薄片的兩側，撕開膠帶，薄片也隨之一分為二。不斷重複這一過程，就可以得到越來越薄的石墨薄片，而其中部分樣品僅由一層碳原子構成——他們製得了石墨烯。
石墨烯的問世引起了全世界的研究熱潮。它不僅是已知材料中最薄的一種，還非常牢固堅硬；作為單質，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。石墨烯在原子尺度上結構非常特殊，必須用相對論量子物理學(relativistic quantum physics)才能描繪。
石墨烯結構非常穩定，迄今為止，研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連線非常柔韌，當施加外部機械力時，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來適應外力，也就保持了結構穩定。
這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。
石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300，遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子，或更準確地，應稱為“載荷子”(electric charge carrier)，的性質和相對論性的中微子非常相似。
為了進一步說明石墨烯中的載荷子的特殊性質，我們先對相對論量子力學或稱量子電動力學做一些了解。
經典物理學中，一個能量較低的電子遇到勢壘的時候，如果能量不足以讓它爬升到勢壘的頂端，那它就只能待在這一側；在量子力學中，電子在某種程度上是可以看作是分布在空間各處的波。當它遇到勢壘的時候，有可能以某種方式穿透過去，這種可能性是零到一之間的一個數；而當石墨烯中電子波以極快的速度運動到勢壘前時，就需要用量子電動力學來解釋。量子電動力學作出了一個更加令人吃驚的預言：電子波能百分百地出現在勢壘的另一側。
以下實驗證實了量子電動力學的預言：事先在一片石墨烯晶體上人為施加一個電壓（相當於一個勢壘），然後測定石墨烯的電導率。一般認為，增加了額外的勢壘，電阻也會隨之增加，但事實並非如此，因為所有的粒子都發生了量子隧道效應，通過率達100%。這也解釋了石墨烯的超強導電性：相對論性的載荷子可以在其中完全自由地穿行。
另外，研究也發現，儘管只有單層原子厚度，但石墨烯有相當的不透明度：可以吸收大約2.3%的可見光。而這也是石墨烯中載荷子相對論性的體現。美國哥倫比亞大學兩名華裔科學家最近發現，鉛筆石墨中一種叫做石墨烯的二維碳原子晶體，竟然比鑽石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。這種物質為“太空電梯”超韌纜線的製造打開了一扇“阿里巴巴”之門，讓科學家夢寐以求的2．3萬英里長（約合37000千米）太空電梯可能成為現實。
中國科學家發現最硬物質
誰也不會想到，鉛筆中竟然包含著地球上強度最高的物質！
法國皇帝拿破崙曾經說過：“筆比劍更有威力”，然而他在200年前說這話的時候絕對不會想到，人類使用的普通鉛筆中竟然包含著地球上強度最高的物質！美國哥倫比亞大學兩名華裔科學家最近研究發現，鉛筆石墨中一種叫做石墨烯的二維碳原子晶體，比鑽石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。
