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石墨烯问题的一个形象解释

已有 6329 次阅读 2011-2-11 01:03 |个人分类:石墨烯|系统分类:科研笔记

看到小孩在游乐园玩蹦床,使我对于石墨烯问题找到一个形象的比喻解释.
把石墨烯比喻为小孩的蹦床,蹦床内部有六边形网格组成,内部的碳原子是在不停的自由振动的,石墨烯边界的碳碳双键产生的效果类似于蹦床的边界,有边界的约束,这个石墨烯蹦床中的原子在垂直方向振动受到约束,所以它可以稳定存在,这就是我前面博文强调的实际石墨烯之所以能被制备出来,并在现实中存在的本质原因是因为其边界化学键强度强于其内部化学键不对称色散应力作用;而边界强度是一定的,随着蹦床面积扩大,蹦床中的碳原子会自由振动的范围会越来越大,蹦床网格因而发生破裂或褶皱形成新边界来让其稳定。所以单层悬浮石墨烯可以稳定存在的尺寸理论上是有上限的。
双层或多层石墨烯可以理解为多张蹦床网格叠加的效果,蹦床面积可以更大一些保持稳定存在,但是最大尺寸也会有限制;在衬底上的石墨烯类似于将蹦床放置于地板的效果,此时石墨烯的稳定存在依赖于衬底,一旦脱离就会瞬间破裂或者褶皱,衬底有任何不平整的缺陷也会引起褶皱。
至于如何获得更大尺寸的石墨烯,理论上说,实际需要完美衬底,易有序组装的碳源单体,石墨烯制成后急速低温冷却和高压,才可做更好的无缺陷大尺寸石墨烯。
石墨烯获得了诺贝尔奖,但是对于其研究存在很多盲目的地方。实际诺奖得主本人和诺奖委员会对与二维石墨烯稳定存在的原因应当是未搞清楚,是糊涂的。单层悬浮石墨烯本身是热力学不稳定态,而动力学稳定的二维材料。
因为前面的博文,有朋友调侃我,认为我揭示的问题,比今年诺奖得主更应该被授予诺奖。我自己的看法是,发现一个科学事实和其规律,把一个问题理论机理研究清楚,是比得诺奖更高的奖赏。我们的科研没有必要把自己拴在虚浮的奖项上,毕竟那是人评出来的,而真正发现和阐述清楚一个自然规律却是大自然给予我们的最高奖赏,它是永远存在的。我们还是回归到追求科研本质上来才是正途。


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