主题：【原创】石墨烯笔记之从无到有石墨烯 -- jwangsci

石墨烯，graphene，是碳原子以六角蜂巢状结构构筑的单原子层。

老碳家兄弟五人，老大哥石墨为了几个弟弟能长大成人，又当爹又当妈，好不容易把哥儿几个拉扯大，贡献巨大，但为人憨厚，十分低调。

二哥金刚石，从小就被同村地主抱养，长得帅，脾气大，根本不把其他兄弟放在眼里。

老三足球碳（即碳60，或叫富勒烯）很幸运，老早就被村长诺贝尔先生看重，分了块宅基地，盖房子，娶老婆了。

老四碳纳米管勤勤恳恳，不过运气实在太差，虽然在村里口碑很好，但就是分不到地。

村里人都说，老小石墨烯长得跟他们的妈一个样子，不给分地太说不过去了，于是村长给老小也分了地。

因为不同的量子限制（边界条件），老三、老四和老五具有不同的能带结构，导致兄弟几人秉性迥异，但都很牛x，互不服气，口水仗一直在打，搞的老村长不得安宁。

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石墨的能带结构由PR Wallace于1947年提出，Wallace 老先生2006年去世，很幸运，他看到了半世纪前自己无意中丢进水里的一粒小石子泛起的水波现在已经形成海啸席卷整个世界，纳米世界里的“蝴蝶效应”。

当时人们认为二维晶体是不可能存在的，根据朗道的热动力学理论，严格的二维晶格具有分散的热扰动，在有限温度下，这种扰动强到足以使原子的振动位移和其原子间距离相当，造成二维晶体本身的塌缩。

2004年，曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆（Andre Geim ）、康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov ）及其研究小组发现单层碳薄膜可以存在于基板上，并具有优异的电学性质，如超高速的电子迁移率等。

为什么石墨烯能以二维形式存在？这种二维晶体被抑制在亚稳态上，小的尺寸和强的碳碳杂化键确保了热扰动不会导致晶格位错。在石墨烯层垂直方向上的波纹褶皱起伏增大了弹性能量，并抑制了热振动，最终使晶体总体自由能降到最低，达到相对稳态。

个人认为在通往石墨烯诺贝尔奖快速通道上，给曼城双雄做垫脚石的具有超级贡献的科学家包括：哥伦比亚大学Philip Kim，佐治亚理工Walter de Heer，IBM Phaedon Avouris，以及碳纳米管的发现者Iijima Sumio等。

2010年10月，Geim和Novoselov荣膺诺贝尔物理学奖，功德圆满，修成正果，但绝无半点侥幸。