- 石墨烯可與金屬納米結(jié)構(gòu)結(jié)合
- 讓互聯(lián)網(wǎng)的速度提高幾十倍
據(jù)《自然•通訊》雜志報(bào)道，石墨烯的研究獲得新進(jìn)展，讓石墨烯與金屬納米結(jié)構(gòu)結(jié)合可將石墨烯的聚光能力提高20倍，改進(jìn)后的石墨烯設(shè)備有望在未來(lái)的高速光子通訊中用作光敏器，一舉讓互聯(lián)網(wǎng)的速度提高幾十倍。
現(xiàn)在，很多科學(xué)家都開(kāi)始認(rèn)為，石墨烯將廣泛應(yīng)用于超級(jí)計(jì)算機(jī)、觸摸屏和光子傳感器等多個(gè)領(lǐng)域。，從而取代硅成為未來(lái)的電子元件材料。
石墨烯是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅(jiān)硬的材料，其導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能超強(qiáng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)硅和其他傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料。
科學(xué)家早在1974年就從理論上提出石墨烯可能存在，但在此后很長(zhǎng)時(shí)間里，制取石墨烯的努力一直沒(méi)有成功。2004年，海姆和諾沃肖洛夫用普通膠帶從石墨 上剝離出石墨片，并重復(fù)操作，石墨片越來(lái)越薄，最終得到單層石墨片，即石墨烯。2010年，他們因此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
而近年來(lái)，石墨烯的應(yīng)用發(fā)展也很迅猛。
2011年4月份，IBM向媒體展示了其最快的石墨烯晶體管，該產(chǎn)品每秒能執(zhí)行1550億個(gè)循環(huán)操作，比之前的試驗(yàn)用晶體管快50%。
2011年6月份，據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道，美國(guó)華裔科學(xué)家使用納米材料石墨烯最新研制出了一款調(diào)制器。這個(gè)只有頭發(fā)絲四百分之一細(xì)的光學(xué)調(diào)制器具備的高速信號(hào)傳輸能力，有望將互聯(lián)網(wǎng)速度提高一萬(wàn)倍，一秒鐘內(nèi)下載一部高清電影指日可待。
但是，其設(shè)備在實(shí)用過(guò)程中一直遭遇聚光效率低下這一瓶頸，石墨烯只能吸收照射于其上的3%的光線來(lái)產(chǎn)生電力，其余光線全成了“漏網(wǎng)之魚(yú)”。
現(xiàn)在，科學(xué)家通過(guò)將石墨烯和納米金屬結(jié)構(gòu)耦合在一起，并將金屬結(jié)構(gòu)采用特殊的排列方法置于石墨烯上解決了這個(gè)問(wèn)題。這種所謂的等離子體納米結(jié)構(gòu)顯著增強(qiáng)了能被石墨烯感應(yīng)的光電場(chǎng)，并能有效地將光集中在石墨烯上，將石墨烯的聚光性能提高了20倍，而且其數(shù)據(jù)處理速度沒(méi)有受到絲毫影響。
迄今為止，石墨烯的主要研究領(lǐng)域一直集中于基礎(chǔ)物理學(xué)和電子學(xué)。而這項(xiàng)最新的技術(shù)將使得石墨烯在光子學(xué)和光電子學(xué)領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用潛力，可用于制造太陽(yáng)能電池和光敏器等多種有用設(shè)備。
目前，石墨烯在電子行業(yè)的應(yīng)用中研發(fā)的方向主要有四個(gè)領(lǐng)域,包括：
1、石墨烯可替代晶硅應(yīng)用在將芯片領(lǐng)域,將芯片速度提高到THZ級(jí)別。
2、石墨烯制成的鋰離子電池負(fù)極材料能夠大幅提高電池性能。
3、石墨烯制成的超級(jí)電容器,充電時(shí)間只需1毫秒。
4、石墨烯可以替代ITO作為導(dǎo)電材料制成顯示器件。
可惜的是，就目前看來(lái)，石墨烯規(guī)模化供應(yīng)和需求至少需要8-10年才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。因?yàn)楝F(xiàn)在行業(yè)仍在量產(chǎn)摸索階段，也沒(méi)有形成下游的應(yīng)用和需求。而且國(guó)內(nèi)從事石墨烯研究的機(jī)構(gòu)主要為各大科研院校及一些石墨產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè),只能小量生產(chǎn)石墨烯樣品,并沒(méi)有規(guī)模化生產(chǎn)的能力。
但是作為新材料的王者，石墨烯無(wú)疑對(duì)硅構(gòu)成了強(qiáng)烈的威脅。
