<p><img src="https://www.122336.com/content/uploadfile/201612/GrapheneElectrons_web_1024.jpg" /></p><p>就在你认为石墨烯(graphene)不再令人印象深刻，以及不再有2016年令我们惊讶的表现时，在这一年的最后阶段，石墨持续表现相当出色。</p><p>一项新研究显示，石墨烯能够承受比我们之前预期更大的电流，远远超过一般材料，使它成为下一世代超快速电子器件的完美结构单元。</p><p>奥地利维也纳科技大学(TU Wien)应用物理研究所的研究员之一伊莉莎白‧葛鲁博(Elisabeth Gruber)说：“比起在正常情况下会导致材料破坏的电流密度，高出大约1，000倍。”</p><p>“但是在这些距离和时间尺度上，石墨烯能够承受如此极端的电流，而不会遭受任何损坏。”</p><p><img src="https://www.122336.com/content/uploadfile/201612/firstsuperco.jpg" /></p><p>要说明清楚，我们在这里谈论的不是石墨烯如何有效地导电。在今年初，科学家已经设法将材料变成超导体，能够穿梭具有零电阻的电子。</p><p>这是一件大事，而且足以让石墨烯再保有一年’神奇材料’的头衔。</p><p>这项最新研究不是在看电流的效率，而只是在看这个材料可以处理多少电流。特别地是，在短时间内它可以处理多少电子经由它来充电。</p><p>而研究结果是令人印象深刻的。</p><p>如果你需要快速复习，石墨烯是一片一个原子厚、蜂窝格子状的碳片，在纳米级尺寸上展现一些不可思议的特性。它比钢铁还要坚固，比钻石还要坚硬，而且有不可思议的灵活性。而且现在看起来，它好像能够承受高电荷密度。</p><p>为了弄明白这点，这些研究人员在石墨烯片上炸开带正电荷的氙(xenon)离子，导致大量的电子从石墨烯粉碎的地方被扯掉。</p><p>想像一下这些氙离子扯掉石墨烯的电子，就好像在一片灰尘中扔一颗网球。</p><p><img src="https://www.122336.com/content/uploadfile/201612/graphene-electric3c0b9.jpg" /></p><p>单独一个氙离子可以从石墨烯薄膜的一个微小区域窃取超过20个电子，听起来可能不太多。但想像每个碳原子从只有6个电子开始，对于材料的稳定性来说，这是一件大事。</p><p>结果，周围的碳原子带有极大的正电荷。</p><p>当氙离子通过时，它还把整个碳原子推挤出石墨烯片，但是这比损失所有那些电子的影响要小得多。</p><p>在一般材料中，电子会快速尝试修复不平衡，但它无法快速地发生，因此材料会开始失灵(分解)。</p><p>来自德国德瑞斯顿‧罗森多夫‧汉姆霍兹研究中心(Helmholtz-Centre Dresden-Rossendorf)的小组成员李察威尔翰(Richard Wilhelm)说：“你现在期望发生的是，这些带正电荷的碳离子彼此排斥，在所谓的库仑爆炸 (Coulomb explosion)中飞走，然后在材料中留下大空隙。”</p><p>“但令人惊奇地，情况并非如此，在石墨烯中的正电荷几乎瞬间被中和。”</p><p>因此，石墨烯能够有办法以全新的电子，几乎立即填补裂开的电子空穴；意味着它在短时间内，传送极高密度的电流。</p><p><img src="https://www.122336.com/content/uploadfile/201612/Electronics-718x523.jpg" /></p><p>然而在我们说短时间的时候，我们是在说那些在只有几个飞秒(千万亿分之一秒)时间，冲进来储存一天的新的电子。</p><p>葛鲁博说：“材料到氙离子造成的破坏的电子反应是极为快速的。”</p><p>“来自石墨烯膜相邻区域的强电流，在正电荷彼此互相排斥造成爆炸之前，迅速地补充电子。”</p><p> 要造成这种现象，石墨烯必须承载的电流密度量大约是一般任何材料所能容忍的1，000倍。</p><p>需要进一步的研究来确切了解这是如何发生，但对于工程师想要在未来做出超快速电子器件来说，这是不可思议的消息，因为石墨烯可能是足够耐用的材料，来处理这样的强电流。</p><p>研究小组领导人弗里茨‧奥玛亚(Fritz Aumayr)说：“希望是由于这个原因，有可能使用石墨烯来做出超快速电子器件。石墨烯看起来好像也非常适合用于光学，例如用于连接光学和电子元件。”</p><p>这项研究刊登在自然通讯期刊(Nature Communications)。</p>
