石墨烯结构图

2010年的诺贝尔物理学奖，授予英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，表彰他们用微机械剥离的方法成功从石墨中分离出石墨烯，证实了石墨烯可以单独存在。

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维晶体，按照被称为苯环的六边形结构排列并紧密堆栈起来而形成，又叫做单原子层石墨。很早之前就有物理学家从理论上预言，准二维晶体本身热力学性质不稳定，在室温环境下会迅速分解或者蜷曲，所以其不能单独存在。两位获奖者用事实证明，石墨烯是一种可以单独存在物质。

大家如此关注石墨烯，是因为石墨烯被认为是未来神奇的2D材料，有着非常好的应用前景。被认为是最有潜力的硅的替代品，用来制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。这种计算机处理器的运行速度将会快数百倍。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。

除此之外，还有着难以置信的耐磨性。石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体分子（氦气）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。石墨烯贴纸可以延长电池续航时间，石墨烯织物可用于未来可穿戴科技，当然还有可折叠屏幕。石墨烯的医疗应用也同样杰出。

自从2004年石墨烯被分离出来之后，科学家们就开始探索如何才能获得大量的石墨烯，用于科学研究和提高微处理器的性能。在很多人的直观感觉上，生产石墨烯不是一件容易的事情，石墨烯的价格也会非常昂贵，这会对它的广泛应用带来很多不利的影响。没想到美国堪萨斯州立大学的物理学家或许找到了廉价量产石墨烯的方法，通过这种方法生产石墨烯只需三个简单步骤和使用三种简单材料：烃类气体、氧和火花塞。发明这种方法的克里斯·索伦森（Chris Sorensen）申请并获得了专利。

他的方法是让含碳材料进行封闭式爆炸，主要来说，就是将氧气和乙炔或乙烯气体放入容器内，使用火花塞点燃气体进行封闭式爆炸。爆炸后就会形成石墨烯，这个过程简单、成本低，而且可能很容易地扩大规模用于工业化生产。索伦森称：“我们发现了可行的石墨烯生产工艺，从经济可行性、大规模生产的可能性和减少化学污染看我们的工艺有很多积极的方面。最积极的方面是，我们的工艺只需一个火花塞，相比其他工艺耗能低很多。”此外，索伦森的方法可以大量生产石墨烯。

上述方法是以索伦森为首的团队在研究黑炭气溶胶时无意中发现的，石墨烯是他们实验时产生的副产品。石墨烯的硬度超过钻石，但柔韧性超好。石墨烯还是超导材料，导电性超过任何已知材料。

    石墨烯的发现本身就很神奇，是化繁为简之典范；没想到石墨烯的批量生产也会用如此简单的方式来实现。看来自然界真的是追求简洁呢，自然规律一定是以简洁为美的。