· 58 · 现代物理知识
从基本的观点来说,石墨烯最令人振奋的性能
是它的传导电子会整装成行为似中微子或接近光速
电子的准粒子,呈现相对论性的物理行为。在大多
数的物质中,带电的粒子行为较像古典的形式。盖
姆拿大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)
来比较它的效应,“只不过就在你的桌上就可观测
到。”这使得粒子物理和天体物理的某些概念可以小
规模的在桌上来测试,而不需要用到数百万美元的
对撞机。
硅芯片上极皱的石墨烯片的扫描电子显微照片
(荷兰基础物质研究基金会)
石墨烯最明显的用途是可用它来取代硅芯片,
因为硅晶圆技术正快速地接近基本的极限(低于 10
纳米,1 纳米为 10 亿分之 1 米)。也可以利用外延
生长技术,即在晶格间距相当的晶体基底上面产生
单层石墨烯,制造出石墨烯芯片以供电子应用。因
此,石墨烯在太赫范畴高频率晶体管,或建造纳米
尺度微型的印刷电路板使用方面很有前景。但它也
有着技术上的障碍,因为石墨烯有金属性,所以科
学家需要
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
出让材料半导电的方法;此外,假如
科学家要将石墨烯片大规模应用于工业用途上,还
需开发出大量生产此材料的技术。
目前,石墨烯正被开发为塑料的填充物,以制
造复合材料,正如纳米碳管被用以增加水泥材料的
强度。此外,悬架着的石墨烯还能被用在液晶银幕
中所需的透明且能导电的薄膜。
石墨烯甚至有本领制服盖姆不光彩的五年之
痒,他过去时常每隔几年就试图更换研究题目。然
而,现在他甚至把他认为深具前景的壁虎黏胶研究
搁置一旁,而主要集中于石墨烯的探讨上,他承认
这是他到目前为止所做最有意义的科学成果。盖姆
于 2007 年告诉《科学》(Science)杂志说:“在石墨
烯方面,每年都有新的结果以及新的研究次领域出
现,足以开启、激发研究的热潮。我要在此投入更
多心力,直到完全涵盖整个领域,发掘所有有趣的
科学为止。完成之后,我就会再往前走。”
(本文转载自 2012 年 10 月《物理双月刊》,网
址 : http://psroc.phys.ntu.edu.tw/bimonth/index.php;
萧如珀,自由业;杨信男,台湾大学物理系,Email:
snyang@phys.ntu.edu.tw)
① 盖姆和他的主要合作者诺沃肖洛夫(原为盖姆的博士
学生)于 2010 年因“在二维石墨烯的开创性实验”,获颁诺贝
尔物理奖。
人类牙齿其实和鲨鱼牙齿
一样坚硬
虽然你的牙齿大部分由比
鲨鱼牙齿更软的矿物质组成,但是根据《结构生物
学杂志》(Journal of Structural Biology)的测试报
告,它们其实一样坚硬。
鲨鱼牙齿覆盖的矿物质主要是氟磷灰石,纯净
的含氟磷酸盐要比人类牙齿外层珐琅质中的羟基
磷灰石更坚硬。但是当尖吻鲭鲨(如图)和虎鲨牙
齿
表
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面冲压上微小的金属椎体,研究者发现珐琅化
的鲨鱼牙齿外层不如人类智齿上的珐琅质坚硬。这
是因为其表面不是纯净的矿物质而是与蛋白质整
合在一起,这样矿物质才不会在突如其来的撞击下
碎裂。
研究者说,鲨鱼与人类在进食方式上存在很大
差异,尖吻鲭鲨撕
扯猎物身上的肉、
虎鲨是切割啃咬,
而人类则依靠餐
刀。因此人类与鲨
鱼牙齿的区别不
是在硬度上,而是
最初的设计用途
就不同。
( 高 凌 云 编 译 自 2012 年 8 月 2 日
www.sciencemag.org)