石墨烯“多层糕”可做纳米变压器

据物理学家组织网10月15日（北京时间）报道，英国曼彻斯特大学研究人员最新研究显示，把单原子层精确地堆叠起来，有望造出大量新型材料和设备， 石墨烯及有关单原子厚度晶体为此提供了广阔的选择。他们按照期望的顺序，将 石墨烯和氮化硼的单原子层晶体一层压一层地堆叠起来，构建出一种“多层糕”，可作为纳米级的变压器。相关论文发表在10月14日的《自然·物理学》杂志网站上。

自从2004 年首次被分离出来，石墨烯为许多领域带来了彻底变革的可能。从智能手机、超快宽带、计算机芯片到药物递送，石墨烯有望取代现有硅材料。该研究由曼彻斯特大学列昂尼德·波诺马连科和诺贝尔奖得主安德烈·盖姆领导，他们认为，人们尚未找到石墨烯真正大显身手的舞台，能发挥它们卓越属性的新设备和新材料还没发明出来。

在纳米变压器中，由于局部电场的作用，电子在一层金属中移动时会对另一层金属中的电子产生拉力，这一现象称为“库仑拖曳”。而要利用这一规律，需要将金属一层层隔开，让它们彼此绝缘，但分开的距离不能超过几个原子间距。这种结构是许多复杂精细的新型电子和光子设备的基础，包括许多晶体管和探测器都采用这一新结构。而现有材料做不到这一点，这对目前的纳米技术而言是个巨大飞跃。

研究人员将石墨烯作为单原子导电平面，将仅4个原子薄的氮化硼作为电绝缘体。他们先从块状石墨中剥取了石墨烯平面，并用同样技术得到了氮化硼原子层，然后用一种先进的纳米技术，像拼装“垒高”玩具那样将石墨烯和氮化硼晶体一层层堆叠起来，按照期望的层面顺序组装成新晶体。

纳米变压器由曼彻斯特大学的罗曼·戈巴乔夫组装，他描述这种技术时说：“这就像《发条钢跳蚤的故事》里的情节，只有用最高倍显微镜才能看到跳蚤在跳舞，甚至还钉着极小的马蹄铁。我们的纳米‘垒高’就是这种技术的进一步推演。”

盖姆补充说：“这一研究还证明了以原子的精度一层层地搭建平面，能造出有多种功能的复杂设备。我们有一个完整的原子层材料库，只要将这些材料结合起来，就可能创造出自然界中没有的主要新材料，这条路的前景比石墨烯本身更令人兴奋。”（记者常丽君）

总编辑圈点

随着人们对宏观世界的物理规律日渐熟稔，有时越小意味着越多惊喜。石墨烯便是承载诸多惊喜的微小事物之一。而石墨烯今天带来的惊喜不仅仅源于科学研究的突破，也离不开技术手段的进步：如果说当日获得石墨烯的办法略显讨巧，那么今日纳米变压器的成功却离不开微观组装技术的日渐精进。微观世界由此而生出的种种奇妙前景，显然比石墨烯材料本身更值得人们期待。