皺巴巴的石墨烯

在面試中,當考官問到為何穿著皺巴巴的衣服時,你可能感到尷尬,卻無法以急忙出門忘記燙衣服為理由。這時,一個關於皺摺的故事或許能為你解套。研究指出,對石墨烯而言,皺摺能提升其性能,特別是增加皺褶有助於提高疏水性和電化學反應效能。因此,當面對逆境,不妨展現出皺褶的力量,解釋其在石墨烯中的重要性,或許能為你贏得一個機會!

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新時代的濾網:從病毒到海水都能過濾的石墨烯

在疫情流行這幾年間,石墨烯成為了「陰謀論」的主角,雖然它具有很多夢幻的特性,但卻不應該為此背黑鍋。另一方面,石墨烯在過濾病毒上的應用倒是被科學家高度關注,它能夠有效阻絕並破壞細菌,卻可能為人體帶來像石綿一般的風險。不過,石墨稀的過濾特性仍被持續的研究中。隨著氣候異常的現象日益頻發,近年來各地不時傳出缺水的危機,石墨烯被當作海水淡化的重要材料,藉由它奇特的特性能夠高效地將海水轉為飲用水。

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轉角電子學:超導與絕緣自由切換的轉扭

我們有可能作一個轉扭,就使材料在絕緣體、超導體、鐵磁狀態自由切換嗎?當石墨烯以魔法夾角堆疊時,可以產生超導狀態;若是和六角硼氮組合成「三明治」時,竟然可以產生鐵磁性。二維材料結構簡單,藉由扭轉產生的特殊物理現象,可以幫助科學家更瞭解背後的生成機制。這類的研究進一步被歸類為「轉角電子學」,這樣的材料組成就像一個轉扭一樣,透過旋轉就可以切換其物理狀態!

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在絕緣與超導間自由切換的石墨烯

2023年七月,「超導體」報導引起媒體大量關注,Google搜尋熱度暴增。超導體對科技發展與環保平衡至關重要,無電阻傳輸能夠大幅提高資訊處理速率,且大幅減少對環境的汙染。石墨稀擁有高導電性、高彈性和硬度等特點,身為近代最夢幻的材料,石墨稀也具備有超導特性。雙層石墨稀的1.1°「魔法夾角」堆疊可展現超導與絕緣特性,成為絕佳的電子開關。雖此狀態僅在極低溫出現,但這項發現仍有助於科學家理解超導機制。全球科學家們持續致力於克服障礙,期待實現無損耗能源使用,使科技與環保不再是矛盾。

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石墨烯與它的好朋友——六角硼氮

白石墨稀 (h-BN) 作為石墨稀的好朋友,不只與石墨稀有相似的特性,還能使石墨稀有更卓越的表現。h-BN具有高硬度、高彈性和高導熱性,並擁有優異的化學穩定性和抗氧化能力。h-BN絕緣的特性可作為原子級的能障,被視為應用於量子穿隧元件的理想材料。此外,它在電子元件製造中可作為堅固的保護層,防止侵蝕。作為石墨稀的基板材料,h-BN的結構與石墨稀相似且表面平坦,能提升石墨稀的導電性達三倍之多。然而,製備高品質的h-BN需要在高溫和高真空的環境下,科學家們正致力於開發新的製程方法以實現商業化生產。

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市面上的石墨烯產品,真的有那麼厲害嗎?

石墨稀是近年來最熱門的材料之一,具備高硬度、高彈性、高導電、高導熱的特性,被廣受期待能應用於各式生活用品上。你知道嗎?石墨烯與我們的生活很接近,每個人皆使用過具有石墨烯的產品——鉛筆。石墨稀由碳原子組成並以蜂巢狀結構排列,其製備的方式多元,目前最常用的方式是化學氣相沉積法,然而,製造成本仍居高不下。近年來,市面上有許多宣稱含有石墨烯的產品,讓人眼睛為之一亮並爭相加入購物車,在下單石墨烯相關產品之前,你需要做足功課!

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矽製程相容的二維半導體

■隨著科技的進步,電子裝置日漸縮小,功能卻能增加,這全都有賴半導體產業中的摩爾定律。然而,在傳統半導體架構中,尺寸上的縮小有物理上的極限,眼看摩爾定律的末日就要到了!因應這個問題,許多半導體研究機構致力研發新的科技,搭配上二維材料,部份地解決了縮小半導體尺度時會面臨的困難。然而這些材料和長久使用的半導體科技並不相容,無法真正投入應用。近日,科學家提出一種新穎的半導體製程,能夠製造原子級厚度的二維半導體。這個技術有望併入以矽為基礎、廣為使用的製程。

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【2010諾貝爾】物理獎:石墨烯—最可愛的原子晶格(Andre Geim & Konstantin Novoselov)

■ 兩位俄裔青年物理學者蓋姆與諾沃肖洛夫因為石墨烯研究而獲得了本年度的諾貝爾物理獎,蓋姆在2000年時曾以「磁場漂浮青蛙」獲得搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)。他們展現了科學充滿童心的一面。

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