石墨烯结构一直被认为是理论模型,难以单独稳定存在,直到2004年英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过简单的“机械剥离法”,利用“胶带”从石墨表面“撕”出了单层的碳材料——石墨烯,证实了它可以单独存在。这两位科学家也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”,摘得了2010年诺贝尔物理学奖的桂冠。

石墨烯是单原子层的二维晶体材料,是人们发现的第一种由单层原子构成的材料,也是结构最为简单的碳材料。铅笔里用的石墨可以看作由石墨烯层层堆叠而成,因此,石墨烯也被视作“单层石墨”。

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