作者:王凡华 孙海华 来源:中国青年报 发布时间:2018/6/4 11:29:35
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院士专家研讨:神奇的二维材料能让世界怎么变

 

如果你的手机触屏是二维材料制作的,那你完全不用担心它会碎屏……如此神奇的二维材料,究竟是什么?它能带给世界怎样的改变?

近日,“首届丝绸之路国际二维材料科技会议”在西北工业大学举办,国内外近百位院士、专家学者会聚一堂,共同研讨二维材料精彩无限的发展空间。

3D和三维一直是21世纪以来的热门词语,例如3D电影、3D打印等。在这些行业中,三维不但意味着更好的视觉效果,还意味着更高的技术水平。然而,对于某些领域来说,事情却不是这样。

2000多年前,哲学家就曾对物质本源的问题产生过激烈的讨论。原子派认为物质在无限分割之后,最终会小到无法分割。所以他们把组成的物质称为原子,寓意为不可分割。

随着时间的流逝,虽然现代依然沿用了原始的词语“原子”,但是其不可分割的本意早已名存实亡。科学家在近百年通过物理手段证明原子是可以分割的。原子的定义变成了保持化学性质的最小单位。

即便原子是可以分割的,但最大的原子仍然达不到肉眼可见的程度。可以说,人们目前能够看到的物质都是由原子三维堆叠而成的。如果能把原子平铺为一层,那么这种物质便是当之无愧的二维材料。

我们通常所说的二维材料,是指电子仅可在两个维度的非纳米尺度(1-100nm)上自由运动的平面材料。不同于一般纳米材料、三维材料、一维材料。

2004年,两名英国物理学家成功地将只有单个原子厚的石墨烯,从石墨中剥离出来,即最初的二维材料,两人还因此获得了诺贝尔奖。因为石墨烯是一种性能极其优异的材料,不仅透明导电,而且硬度极高,兼具柔韧性。10多年来,石墨烯的研究成果不断涌现。

一层保鲜膜厚的石墨烯,需要一头5吨重的大象站在铅笔上形成的压力才能将其刺穿。如果将这个技术应用到电脑、电视、手机触摸屏上,显然不用担心碎屏了。

石墨烯的发现,极大推动了二维材料领域的研究。人们还发现了二硫化钨、二硫化钛、二硒化钼、碲化锑及碲化铋等二维材料,这些材料都具备各自特殊的性质,用途超乎想象,人类对二维材料的研究还只是刚刚开始。

“材料领域学科跨度大、范畴广、种类多,一直以来呈现多点开花、热点频出的创新态势。”据参会专家介绍,二维材料是当下的前沿领域之一,涵盖了印刷电子、柔性电子、超级电容、太阳能电池、量子点、传感器、半导体制造等,具有十分优异的机械、热学、光学特性,是多领域实现颠覆式创新的基础。

目前,美国、英国、韩国、日本、新加坡等国已将二维材料研究提升至国家战略高度。我国在该领域虽启动稍晚,但科研队伍体量大、后劲足,是研究最活跃、最具创造力的区域之一。随着近几年经费投入的不断增长,研究广度不断拓宽,有些方向已经取得了令人瞩目的成绩,作出了全球范围内具有开创性的工作。

虽然二维材料的研究、应用都已取得长足发展,但其实际应用和产业化需求仍有相当距离。同时,二维材料家族中仍有不少备受期待的新材料尚未被研制出来,部分二维材料的物理、化学性质也有待揭示。中国科学院院士、北京大学博雅讲席教授刘忠范在会议报告中坦言:“我们需要不断提升二维材料的品质,这是一条漫长而崎岖的道路,没有捷径可言。”

“举办这次交流活动的意义,就是为了促进西安高校和科研院所与国内外学者的交流、合作与沟通,为二维材料的研发注入活力,创造机遇。”中国科学院院士、西北工业大学常务副校长黄维表示。

王凡华 中国青年报·中青在线记者 孙海华 来源:中国青年报 ( 2018年06月04日 12 版)

 
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