■本報記者 甘曉
石墨烯，一種最薄的分子材料。現在，它正被科學家看做下一代信息技術所倚重的重要材料。
近日，在由三位院士——中科院物理所研究員高鴻鈞、中科院化學所研究員朱道本、北京大學常務副校長王恩哥——共同擔任會議執行主席的香山科學會議上，與會專家以「新型二維晶體材料及在未來信息器件中的應用」為主題，重點探討了石墨烯的未來發展前景。
高鴻鈞向《中國科學報》記者表示：「近年來，我國石墨烯研究取得了諸多成果，繼續大力推進有望讓基於石墨烯材料的新一代電子技術根植於中國。」
應用前景有亮點
石墨烯是由單層碳原子相互連接構成的一種六方點陣蜂巢狀二維單層晶體結構，是世界上最薄的分子材料。
起初，物理學家們認為，完美的二維結構無法在室溫下穩定存在。但在2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫採用剝離方法，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年諾貝爾物理學獎。
隨後，石墨烯引發了新一輪二維晶體材料研究的熱潮。
據高鴻鈞介紹，石墨烯材料具有優異的電學性質，有望被用於製造新一代高性能電子學器件。去年，美國IBM公司成功研製出首款由石墨烯圓片製成的集成電路，標誌著向開發石墨烯計算機又邁進了一步。
南京大學電子科學與工程學院教授張榮則指出：「石墨烯還具有豐富的光學特性，是良好的透明導電薄膜。」隨著製造成本不斷降低，石墨烯還有可能被應用於觸控螢幕、LED等器件的製造。
製備方法是難點
目前，石墨烯材料的製備方法與控制、結構與物性調控、器件加工與特性等問題，是科學家著重研發的領域。其中，石墨烯的製備方法是我國專家關注的焦點。
相關專家認為，石墨烯的製備目標應是用於電子器件的「高質量石墨烯薄膜」以及用於化學儲能領域的「石墨烯大規模合成」。
在短短八年的石墨烯探索歷史中，科學家發明了「機械剝離法」、「液相化學剝離法」、「石墨烯氧化物還原法」等各種製備方法。
北京大學化學與分子工程學院教授劉忠範一直致力於石墨烯材料製備方法的研究，並提出了在金屬催化劑表面上製備石墨烯的「化學氣相沉積法」。
他表示：「這種方法在製造低成本和高質量石墨烯上具有優勢。」
面對未來更高的應用要求，上海交通大學化學化工學院教授馮新亮則指出：「傳統的製備方法均難以提供結構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器件等方面的需求。」
因此，與會專家認為，我國在石墨烯製備方法研究上還面臨較大挑戰。「挑戰主要在於如何製備大面積、雜質缺陷可控的高質量單晶材料以及如何改進現有矽基工藝融合的石墨烯加工技術。」高鴻鈞說。
搶佔技術制高點
不久前，諾獎得主康斯坦丁·諾沃肖洛夫在聽取了中國學者的學術報告後，盛讚我國石墨烯基礎研究工作。
這讓高鴻鈞對我國石墨烯研究的前景信心倍增。「多年來，我國在石墨烯領域特別是材料生長方面已取得了突破性進展，SCI論文發表數量位居國際前列，研究水平也進入國際先進行列。」
同時，當前世界石墨烯研發領域已形成了一種新材料發現、物性研究、快速轉化為工業化成果的模式，能將實驗室的研究成果迅速轉化為技術成果，並應用於實際生產生活。
對此，高鴻鈞評價說：「這對國民經濟的可持續發展和國防安全將產生深遠影響，是一個對國家有重大戰略意義的研究方向。」
在此次香山科學會議上，與會專家也一致認為，石墨烯的發展目前已進入關鍵階段，我國科研工作者應利用現在的有利時機，以「新材料—新物性—新器件」為核心，抓住基礎研究和成果轉化兩個重點，全方位開展石墨烯實用器件的應用研究，儘快搶佔下一代信息技術制高點。
《中國科學報》 (2012-11-30 第1版 要聞)