化学词典为您介绍石墨烯的结构和研究。石墨烯（Graphene）是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的统称。石墨烯于2004年问世，其发现者英国曼彻斯特大学安德烈·海姆教授于2010年获得诺贝尔物理学奖。

石墨烯的结构

石墨烯是由碳六元环组成的两维（2D）周期蜂窝状点阵结构，它可以翘曲成零维（0D）的富勒烯（fullerene），卷成一维（1D）的碳纳米管（carbon nanotube，CNT）或者堆垛成三维（3D）的石墨（graphite），因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。

两维晶体在平面内有无限重复的周期结构，但在垂直于平面的方向只具有纳米尺度，可以看作是具有宏观尺寸的纳米材料，表现出许多独特的性质。

但是制备非支撑（freestanding）的两维晶体材料一直被认为是一个不可逾越的难关。

早在20世纪30年代，Landau和Peierls等科学家就提出严格的二维晶体在热力学上是不稳定的，因为在任何有限温度下两维晶体中的热涨落作用会破坏原子的长程有序性，导致两维晶格的分解或聚集。

一直以来理论和实验界都认为严格的二维晶体无法在非绝对零度稳定存在，这一假设直到2004年英国Manchester大学的Geim等人发现单层石墨烯（graphene）后才得以改变。

石墨烯的研究

石墨烯的发现震撼了科学界，随后这种新型碳材料成为材料学和物理学领域的一个研究热点。

经研究发现：石墨烯材料兼有石墨和碳纳米管等材料的一些优良性质，例如高热导性和高机械强度，以石墨烯制备的纳米复合材料也表现出许多优异的性能。

研究结果显示：可以预见石墨烯在材料领域中将有着广泛的应用。（编辑：YD）

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