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10亿欧元能否突破石墨烯“致命”缺陷?

  新物质元素的出现是可以导致科技剧变的标志,在技术革命时代,任何一个有可能颠覆人们观念的材料、组合或者化学反应都将让一批又一批探路者为之付出和兴奋。石墨烯,一种由碳原子组成的新材料,在2010年被评为诺贝尔物理学奖后,这一导体材料的出现,对于诸多行业的影响都极大,而这一纳米导体会影响怎样的产品变化呢,科学家在花费10亿欧元的同时,注定必须要打通一些瓶颈,这背后的各种可能性,究竟是什么?

  欧盟委员会于今年1月批准了石墨烯旗舰项目。此前,石墨烯研究已经是世界上规模最大的材料科研项目,总计有数百名来自欧洲17个国家的科学家参与。在旗舰项目于11月25日提交进一步的项目提案后,石墨烯研究必将进一步扩大。

  世上最硬却反之一触即碎

  石墨烯是当前人类制造出的最薄、最硬的纳米物质:一薄片碳原子以六边蜂窝型呈现,坚硬如金刚石,其强度是铁的数百倍。但与此同时却具有极高的柔韧度,甚至具备可伸缩性。以石墨烯为媒介在室内环境下传输电流,其速度超过任何已知的导体材料。此外,它还能将任意波长的光转换成稳定的光流。自从石墨烯于10年前第一次被分离出来后,研究者针对它潜在的用途提出了多种设想——从更快的电脑芯片到更灵活的触摸屏,新型电池以及可开发的更多产品。

  因此,业界提出针对石墨烯开展技术革新。该观点于2011年首次提出,旨在促成一项由多国共同推动的“石墨烯旗舰技术”项目。该项目时长10年,总投入为10亿欧元(约合13.5亿美元),欧洲各国共同努力将石墨烯从实验室引领到工业领域。除此外,为了弥补石墨烯的缺陷,旗舰项目还将研究超过12种原子超薄材料,与石墨烯搭配使用。

  近来最新的两项研究似乎对石墨烯而言不是很好的消息。其一,布朗大学的生物学者、工程师和材料科学家团队检测了这种材料对于人体细胞的潜在毒性。他们发现石墨烯纳米粒子的锯齿边缘非常锋利和强劲,能够轻易穿刺入人类皮肤以及免疫细胞的细胞膜。石墨烯的可利用性,在近期再次被质疑。

  全球首个全碳等离子激光器问世

  澳大利亚莫纳什大学的科学家日前撰文称,他们研发出了全球首个完全由碳基材料制成的等离子激光器。该技术有望在提高运行速度的同时,彻底改变电子产品的外形。未来,如名片般轻薄柔软的手机甚至能被直接印制在衣服上。

  负责此项研究的莫纳什大学电子和计算机系统工程学院(ECSE)博士盖鲁帕辛哈称,与半导体等离子激光器相比,碳基等离子激光器还将提供更多优势。

  盖鲁帕辛哈说:“目前传统的等离子激光器大部分由金、银等金属纳米颗粒和半导体量子点制成,而我们的设备则由石墨烯谐振器和碳纳米管增益元件组成。使用碳意味着,这种激光器的效率更高、更柔软便携,能够在高温下工作,并且更加环保。

  石墨烯:不能一直给你白花钱

  但有一些人质疑该项目对于石墨烯的期望是不是过大,这种跨学术界和产业的合作不可避免地受到官僚主义的束缚,它是否是推动技术革新的最有效方法?国外纳米专家表示:“这种方法并不能真正推动产品革新。”此外,一些参与项目的研究者担忧:在未来几年中,政治力量会压过本应处于最优先位置的科研活动,控制本就分散的资金来源。说白了,就是不能给你白花钱。

  不过,由于对旗舰项目的未来充满信心,各国政府与包括诺基亚和空客公司在内的行业合作伙伴将共同提供项目所需的一半资金,而欧盟委员会将提供另一半资金。旗舰项目负责人说:“我希望10年后,基于石墨烯或者其他薄层材料的科学技术将成为主流。正如当下我们广泛地将聚合物、半导体技术以及制陶术应用于生活中一样,石墨烯总有一天也会如此。”

  旗舰项目被细分为16项研究内容,其中大部分项目着眼于提升石墨烯在实际生活中的应用,例如高频电子、传感器以及能量储存。在项目启动阶段投入5400万欧元后,该项目进一步的研究提案总价值达900万欧元,预计于2016年年底前开发出第一批技术原型。

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