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最近石墨烯又有一個新的進展!石墨烯為什麼那麼吸引人?石墨烯攝影照相機又是什麼?

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石墨烯(graphene)是什麼?

首先,我們需要先知道石墨烯是什麼?石墨烯 (graphene),這個名詞可以拆解成“石墨 (graphite)” 還有 “烯(alkene)”,沒錯他就是石墨,但是我們再學生時期學的石墨就是在學“碳”元素的時候學到的,那時候老師和我們說,碳,可以變石墨,也可以變成鑽石!那時候心裡是覺得 what the heck??!!老師!你知道自己再說什麼嗎?然後經過老師的遵遵教導,我們知道了,石墨還有鑽石事實上都是同一種東西做成,皆由碳原子組成,只是用了不同的排列方式,簡單來說,石墨就是把膠帶一層一層貼起來,然後變成一塊“塑膠”,然而鑽石就是天然的一塊高密度塑膠了,看圖吧!

這裡我請大家觀察一下下,上面那排是石墨分子,我們可以很清楚地看到,它是一層層的分子平面,好幾個平面堆疊起來的結構,結構很鬆散,所以石墨非常不堅固,隨便撥弄就可以將它層層分開,而下面那排就是鑽石的結構,整個結構紮實,所以它是自然界中硬度最高的結構,但是這裡說的是自然界最硬哦,如果是人造的物質的話,比鑽石硬的多的呢!

承如剛剛所說的,石墨是一層層的,那麼如果一層層分開來的的話,那麼單層原子平面,就是石墨烯!!

90 Second Animation of the Carbon Allotropes on Make a GIF
多層堆疊就是石墨 (graphite),單層分離便是 “石墨烯 (graphene)”

而石墨烯有一個很重要的重點就是它只有單層原子層那麼厚,從上方看

的話,他就是一面碳原子很堅固的結構,中間有電子高速的跑來跑去,而從側面看的話他事實上就是一層 “電子雲”,吼~直接看照片啦~

benzene electron arrangement
石墨烯事實上就是單一層的連續苯基環碳原子結構 (此圖為類似結構顯微鏡照片,沒錯這就是分子的照片,而且現在的顯像科技事實上連比這個更小的單顆氫原子都可以看到了哦!!)

事實上,我幾年前就知道石墨烯是什麼,但是我就不明白,這個東西到底有什麼用~誒~後來聰明的人類真的就把這個東西發揚光大了,今天和大家分享的就是這個,叫做 “石墨烯照相機”,這個可是非常新的石墨烯應用科技哦!

我們剛剛已經知道,碳元素在元素週期表上,是屬於這個家族最小的一個了,比他還要大一點的就是台積電晶片裡面的矽,石墨烯是 “一層緊密相連的碳原子” ,事實上另一個講法就是,碳核子浮游在電子海裡面!想像一下!

碳是該家族最小的一個元素,而他的下一個就是科技大廠從沙子裡面提煉,而在晶片裡面常見到的矽!
Metallic GIF - Find on GIFER
想像一下,藍色那些就是碳核子,而粉紅色那些就是電子海,與其說石墨烯是一層碳原子,不如說是一層固體化的電子雲!!

講到這裡基本上我們已經知道石墨烯的一個很重要的特點,就是超導特性,因為他就是一層高百分比密度的電子(畢竟核子的體積是非常非常小的,核子vs原子 大概是 足球vs足球場),那麼這代表了,石墨烯對於電場的改變將會是具有超高靈敏度的,這個代表什麼呢?沒有錯,就是應用在對神經和心臟電位的感知!!

Vibrational mode in a graphene membrane
因為石墨烯的結構只有一層原子的厚度,所以對於任何外來的能量,比方說熱能和電能,都會有很直接的反應,因為他就是那麼的敏感,並且堅固!!

下一期會有實驗成果哦!平時醫生看到心電圖什麼的,都只能旁敲側擊去 “猜測” 現在心臟的問題,但是現在利用石墨烯心臟攝影技術就可以直接去了解心臟的問題所在了!!怎麼辦到的呢?(含圖解原理)

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