專家探討石墨烯發(fā)展前景 新一代電子技術(shù)根植中國

石墨烯，一種最薄的分子材料?，F(xiàn)在，它正被科學(xué)家看做下一代信息技術(shù)所倚重的重要材料。近日，在由三位院士——中科院物理所研究員高鴻鈞、中科院化學(xué)所研究員朱道本、北京大學(xué)常務(wù)副校長王恩哥——共同擔(dān)任會(huì)議執(zhí)行主席的香山科學(xué)會(huì)議上，與會(huì)專家以“新型二維晶體材料及在未來信息器件中的應(yīng)用”為主題，重點(diǎn)探討了石墨烯的未來發(fā)展前景。高鴻鈞向《中國科學(xué)報(bào)》記者表示：“近年來，我國石墨烯研究取得了諸多成果，繼續(xù)大力推進(jìn)有望讓基于石墨烯材料的新一代電子技術(shù)根植于中國。”

應(yīng)用前景有亮點(diǎn)

石墨烯是由單層碳原子相互連接構(gòu)成的一種六方點(diǎn)陣蜂巢狀二維單層晶體結(jié)構(gòu)，是世界上最薄的分子材料。起初，物理學(xué)家們認(rèn)為，完美的二維結(jié)構(gòu)無法在室溫下穩(wěn)定存在。但在2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫采用剝離方法，用膠帶將塊體石墨不斷減薄，首次獲得了單層碳原子晶體材料石墨烯。他們也因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

隨后，石墨烯引發(fā)了新一輪二維晶體材料研究的熱潮。據(jù)高鴻鈞介紹，石墨烯材料具有優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)，有望被用于制造新一代高性能電子學(xué)器件。去年，美國IBM公司成功研制出首款由石墨烯圓片制成的集成電路，標(biāo)志著向開發(fā)石墨烯計(jì)算機(jī)又邁進(jìn)了一步。

南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院教授張榮則指出：“石墨烯還具有豐富的光學(xué)特性，是良好的透明導(dǎo)電薄膜。”隨著制造成本不斷降低，石墨烯還有可能被應(yīng)用于觸摸屏、LED等器件的制造。

制備方法是難點(diǎn)

目前，石墨烯材料的制備方法與控制、結(jié)構(gòu)與物性調(diào)控、器件加工與特性等問題，是科學(xué)家著重研發(fā)的領(lǐng)域。其中，石墨烯的制備方法是我國專家關(guān)注的焦點(diǎn)。

相關(guān)專家認(rèn)為，石墨烯的制備目標(biāo)應(yīng)是用于電子器件的“高質(zhì)量石墨烯薄膜”以及用于化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的“石墨烯大規(guī)模合成”。

在短短八年的石墨烯探索歷史中，科學(xué)家發(fā)明了“機(jī)械剝離法”、“液相化學(xué)剝離法”、“石墨烯氧化物還原法”等各種制備方法。

北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院教授劉忠范一直致力于石墨烯材料制備方法的研究，并提出了在金屬催化劑表面上制備石墨烯的“化學(xué)氣相沉積法”。他表示：“這種方法在制造低成本和高質(zhì)量石墨烯上具有優(yōu)勢。”

面對(duì)未來更高的應(yīng)用要求，上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授馮新亮則指出：“傳統(tǒng)的制備方法均難以提供結(jié)構(gòu)和組成精密可控的石墨烯納米材料，無法滿足在微電子和納米光學(xué)器件等方面的需求?！?BR>
因此，與會(huì)專家認(rèn)為，我國在石墨烯制備方法研究上還面臨較大挑戰(zhàn)。“挑戰(zhàn)主要在于如何制備大面積、雜質(zhì)缺陷可控的高質(zhì)量單晶材料以及如何改進(jìn)現(xiàn)有硅基工藝融合的石墨烯加工技術(shù)?！备啉欌x說。

搶占技術(shù)制高點(diǎn)

不久前，諾獎(jiǎng)得主康斯坦丁·諾沃肖洛夫在聽取了中國學(xué)者的學(xué)術(shù)報(bào)告后，盛贊我國石墨烯基礎(chǔ)研究工作。這讓高鴻鈞對(duì)我國石墨烯研究的前景信心倍增?！岸嗄陙?，我國在石墨烯領(lǐng)域特別是材料生長方面已取得了突破性進(jìn)展，SCI論文發(fā)表數(shù)量位居國際前列，研究水平也進(jìn)入國際先進(jìn)行列?！?BR>
同時(shí)，當(dāng)前世界石墨烯研發(fā)領(lǐng)域已形成了一種新材料發(fā)現(xiàn)、物性研究、快速轉(zhuǎn)化為工業(yè)化成果的模式，能將實(shí)驗(yàn)室的研究成果迅速轉(zhuǎn)化為技術(shù)成果，并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)生活。

對(duì)此，高鴻鈞評(píng)價(jià)說：“這對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和國防安全將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，是一個(gè)對(duì)國家有重大戰(zhàn)略意義的研究方向?！?BR>
在此次香山科學(xué)會(huì)議上，與會(huì)專家也一致認(rèn)為，石墨烯的發(fā)展目前已進(jìn)入關(guān)鍵階段，我國科研工作者應(yīng)利用現(xiàn)在的有利時(shí)機(jī)，以“新材料—新物性—新器件”為核心，抓住基礎(chǔ)研究和成果轉(zhuǎn)化兩個(gè)重點(diǎn)，全方位開展石墨烯實(shí)用器件的應(yīng)用研究，盡快搶占下一代信息技術(shù)制高點(diǎn)。（責(zé)編：陶）