石墨烯

石墨烯 (graphene),獲得2010年諾貝爾物理學獎之材料,一種以碳原子組成的二維平面薄膜。早期一直認為以單原子組成的石墨烯無法穩定存在,直到英國Manchester大學物理學家安德烈•海姆 (Andre Konstantin Geim) 和康斯坦丁•諾沃肖洛夫 ( Konstantin Sergeevich “Kostya” Novoselo) 以石墨剝離出石墨烯後被發現。石墨烯會成為至2010年來最具話題性的奈米材料,有別於以往奈米碳管或是C60;石墨烯之透光率高達97%,室溫下其電子遷移率 (15000 cm2/V‧s)相較於奈米碳管或是一般單晶矽晶圓更要來的高,是目前世界上最小電阻的材料,電阻值僅有10-6 Ω‧cm;可以用來發展效能更加優異的電晶體或是電子元件,石墨烯更是優良的導體,在發展化學催化反應、太陽能電池上具有很好的潛力。

石墨烯的製造方法大約分為化學氣相沉積法、化學剝離法、機系剝離法、金屬沉積法等多種不同方法,因實驗目的的不同會採取不同的製備方法。我們實驗室最主要是以化學氣相沉積法和化學製備法來製備石墨烯,以化學氣相沉積法來製備會得到接近單層的石墨烯薄膜,化學法製備雖然無法得到整體上均為單層石墨烯的樣品,但其可以大量製造懸浮於水溶液中的石墨烯薄片。因石墨烯具有良好的電子遷移率,我們將它分別應用在電化學催化反應、光電子催化反應上都有得到優異的成果。