【正文】 共價鍵鏈接三個碳原子，呈蜂巢式多個六邊形并列分布，構(gòu)成層狀結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)差別導(dǎo)致了它們具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)。固體具有飽和電子結(jié)構(gòu)時沒有固有磁矩，表現(xiàn)為抗磁性，而當(dāng)固體中含有雜質(zhì)和缺陷時，一般具有未配對的電子，其自旋就會變現(xiàn)出順磁性。碳納米材料主要有零維的富勒烯，一維的碳納米管和二維的石墨烯。富勒烯在大部分溶劑中溶解性很差，通常用芳香性溶劑，如甲苯、氯苯，或非芳香性溶劑二硫化碳溶解。 C60摻雜堿金屬具有超導(dǎo)性，在富勒烯中摻入不同的堿金屬，其超導(dǎo)性也有所不同。 碳納米管的發(fā)現(xiàn)是伴隨著 C60 研究的不斷深入而實現(xiàn)的。這些類型的 碳納米管的形成取決于由六邊形碳環(huán)構(gòu)成的石墨片是如何卷起來形成圓筒形的，不同的卷曲方向和角度將會得到不同類型的碳納米管。 碳納 米管的側(cè)面的基本構(gòu)成是由六邊形碳環(huán) (石墨片 )組成，但在管身彎曲和管端口封頂?shù)陌肭蛎毙尾课粍t含有一些五邊形和七邊形的碳環(huán)結(jié)構(gòu)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)碳納米 管是迄今發(fā)現(xiàn)的貯氫容量最大的吸附材料，因此，碳納米管也將有助于氫燃料汽車的發(fā)展。在 2020 年之前就有人預(yù)言存在這種材料，但由于當(dāng)時人們的認(rèn)識和科技發(fā)展程度有限，認(rèn)為不可能單獨存在穩(wěn)定的二維納米材料。 迄今為止 ，科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)石墨烯有著獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，它擁有高比面積，高導(dǎo)電性，高機械強度，高熱導(dǎo)率等。其分析方法是由印度科學(xué)家拉曼發(fā)現(xiàn)的拉曼散射效應(yīng)得到的，對于入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子 振動 、轉(zhuǎn)動方面的信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)的一種分析方 法。其中頻率 小于入射光頻率 0v 的成分 10 vv? ，稱為斯托克斯線；頻率 大于入射光頻率0v 的成分 10 vv? ，稱為反斯托克斯線。 圖 1 拉曼散射的產(chǎn)生原理 拉曼光譜對物質(zhì)結(jié)構(gòu)非常敏感，每一種物質(zhì)都有獨特的拉曼光譜，分析一種物質(zhì)的拉曼光譜可以確定其結(jié)構(gòu)特性，比如石墨烯的層數(shù)以及缺陷。如果把這一層層的石墨單獨抽出來就是石墨烯。 石墨烯的制成在科學(xué)界引起了很大的轟動，各國科學(xué)家都進行著各方面的研究，論文數(shù)量不斷攀升，在對石墨烯進行了一定的研究之后，科學(xué)家們預(yù)言將進入 “后硅時代 ”。但用這種方法制得的石墨烯有一定的缺陷：其制備的石墨烯尺度較小，最大僅為平方微米量級；且層數(shù)不均勻，在同一塊石墨烯中總是摻雜著不同層數(shù)的石墨烯；以及形狀不規(guī)則。由于是在高溫下進行的，所以制得的石墨烯也可能存在一定的缺陷。 圖 2 石墨及石墨烯模型 由于石墨烯這種獨特的結(jié)構(gòu)，使得它成為構(gòu)建成其它碳同素異形體的基本單元。 石墨烯在有著獨特的結(jié)構(gòu)的同時也有著獨特的性質(zhì)。熱導(dǎo)率為 KmKW ?/3 ，也比較高，是金剛石的 3 倍。 石墨烯 的 應(yīng)用前景 石墨烯具有非常優(yōu)良的特性，在材料領(lǐng)域占據(jù)著重要的位置。 （ 2）代替硅生產(chǎn)電子產(chǎn)品 硅讓我們邁入了數(shù)字化時代，但研究人員仍然渴望找到一些新材料，讓集成電路更小、更快、更便宜。國際商業(yè)機器公司（ IBM）已研制出運行速度最快的石墨烯晶體管 [16]。由于石墨烯的出現(xiàn)，高頻提升的發(fā)展前景似乎變得無限廣闊了?，F(xiàn)在，這個角色還在由硅擔(dān)當(dāng)，但硅的時代似乎就要結(jié)束。 （ 4） 納電子器件 石墨烯是納米電路的理想材料，也是驗證量子效應(yīng)的理想材料。 石墨烯是一種性能優(yōu)異的半導(dǎo)體材料，是將來應(yīng)用于納米電子器件最具希望的材料。 （ 5）優(yōu)良的太陽能電池 因為石墨烯是透明的，用它制造的電板比其他材料具有更優(yōu)良的透光性。這些薄膜還用于取代顯示屏中的硅薄膜 11 晶體管。石墨烯應(yīng)用于化學(xué)修飾電極、化學(xué)電源、催化劑和藥物載體以及氣體傳感器等方面的研究有進展。最理想的石墨烯是單層的，但其制作復(fù)雜，造價高昂，因此，根據(jù)應(yīng)用的實際情況，可以使用雙層、三層或多層的石墨烯片。其中 D（ defect）峰表示物質(zhì)的缺陷和摻雜程度 ,石墨和石墨烯的層數(shù)越多，其 D峰強度越大，缺陷也就越大。 實驗數(shù)據(jù)分析 運用拉曼光譜儀對三種不同層數(shù) 的石墨烯進行了測試，測出了三組數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)的分析我們用了 Origin軟件，并作出了圖像。對于波峰出現(xiàn)在 11580 ?cm 附近 G峰，是由碳原子的面內(nèi)振動引起的，能有效反應(yīng)石墨烯的層數(shù) 。由表格分析，隨著石墨烯片層數(shù)的增加，其 2D1A峰的半高全寬（ width）會逐漸增寬，而峰高（ height）則會逐漸變低；反觀其波位中心（ center）和波相對強度（ area）并沒有有規(guī)律的變化。 16 4 總結(jié) 石墨烯作為一種新型的碳納米材料，已被越來越多的科學(xué)界及材料界專家和學(xué)者所接受，并由于其獨特的性能及理論上廣闊的應(yīng)用前景，在不久的將來有可能會出現(xiàn)一個 ”石墨烯世界 ”，代替如今在諸多領(lǐng)域有著獨特運用的硅材料，這也是現(xiàn)今科學(xué)家所研究的方向。 參考文獻 [1] , , , et al. The structure and properties of fullerenes [J]. Nature, 1985, (318): 162. [2] Shinohara H, Yamaguchi H. Isolation and spectroscopic proper ties of Sc2C74 and Sc2 C84[J]. J Phys Chem, 1993, (97): 42594261. [3] Eoss , Nelson , Callhan . Production and characterization of metallofullerenes [J]. J Phy Chem,1992,(4):377. [4] Iijima S. Nature, 1991, 354(6348): 5658. [5] Treacy M. M. J, Ebbesen T W, Gibson J M. Nature, 1996, 381(6584): 678680. [6] Novoselov , Geim , Morozov , Jiang D, Zhang Y, Dubonos . Electric field effect in atomitolly thin bon films. Science, 2020, 306: 666669. [7] C. V. Raman, K. S. Krishman, A new type of secondary radiation[J]. Nature, 1928, 121:501503. [8] 楊序剛 , 吳琪琳 . 拉曼光譜的分析與應(yīng)用 [M]. 北京 :國防工業(yè)出版社 , 2020: 210. [9] 熊中朝 , 馮建武 . 大學(xué)物理實驗 [M]. 陜西 :陜西科學(xué)技術(shù)出版社 , 2020: 379381. [10] 徐志平 , 朱宏偉 . 石墨烯 [M]. 北京 : 清華大學(xué)出版社 , 2020: 2225. [11] 任文才 , 高力波 , 等 . 石墨烯的 化學(xué)氣相沉積法制備 [J]. 新型碳材料 , 2020, 26(1): 7180. [12] 石墨烯 百度百科 [DB/OL]. [13] 童小翠 , 王靜 , 張瑾 . 石墨烯的合成與表征 [J]. 廣州化工 , 2020, 40(2): 1720. [14] 鄒新喜 . 超強吸水性 [M]. 北京 : 化學(xué)化工出版社 , 2020: 15. 17 [15] 杜太牛 , 康少忠 , 魏華 . 保水劑在節(jié)水農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究與展望 [J