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“黑黄金”划时代诞生 认识石墨烯的过去与未来

撰文: 谢德勤
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从石器、青铜、铁器时代到现今的“矽时代”,每一样物料的发现都象征著人类科技的进程。过去,矽为我们带来电子产品、网络及芯片,促进我们生活的便利。然而当大家满足于矽的发展时,有否想过一种神奇的物料已经诞生:它导电性强、重量轻又具弹性、强度比钢铁高二百倍,被大家视为“黑黄金”,让无数科学家与商家趋之若鹜,它的出现将为我们未来的生活带来颠覆性的改变,它就是石墨烯。

石墨烯的出现只有短短十多年,但它对我们来说一点也不陌生,因为它是源自古老的石墨,铅笔便含有这种成分。当大家以为要分离石墨烯是一件困难的事时,英国曼彻斯特大学做相关研究的两位俄裔教授Andre Geim及Konstantin Novoselov却成功将它从石墨中分离出来。

Andre Geim及Konstantin Novoselov著重冒险精神,喜欢探索不同领域,刺激思维。
石墨的表面滑腻,轻轻一碰双手便会沾满黑色点点。

“有些事情是随意、简单、也许有点奇怪,甚至是荒谬的。可是没有这些意念,就没有新发现。”谁会想到Andre Geim与Konstantin Novoselov竟用黐胶纸的方法就可从石墨中分离出石墨烯。当研究人员用显微镜观察石墨前,通常会用胶纸先清洁样本,二人忽发奇想,不停用胶纸重复黏贴附在胶纸上的石墨,最后成功黏出一层薄薄的石墨烯。自2004年起,他们便开始将样本寄给全世界的科学家,让大家能一起继续进行研究。到2010年,二人双双凭“在二维石墨烯材料的开创性实验”获得诺贝尔物理学奖。

石墨烯的特质令人啧啧称奇,想不到获取它的方法也令人意想不到。2004年,俄裔教授Andre Geim与Konstantin Novoselov成功利用胶纸分离出石墨烯。
Andre Geim与Konstantin Novoselov发现石墨烯后,就将样本寄给世界各地的科学家,与他们分享成果,推动研究。

目前这种物料仍未被广泛使用,不过在英、美及亚洲地区已经出现了相关研究的风潮。石墨烯作为“黑黄金”,对我们来说就如万能的材料,在电子、能源、医药及环保方面都带来新希望。例如它的导电性强,可用来制造电池,应用在电动车、电脑及手机上;以这种物质来制造交通工具,可以使其更快速和轻巧,大大节省交通时间和成本;如果将石墨烯混进衣物制造原料,更可变成健康衣物,随时为我们监察身体状况,有助未来的医疗发展。此外,在天然资源匮乏的今天,洁净的水源是全人类都关注的问题,以石墨烯制成滤水膜,能加快过滤的速度,减少耗能,同时可将海水转化为食水,解决食水危机。

石墨烯作为神奇的物料,极具前瞻性,更有很多值得我们探索的特质,是次香港科学馆便联同曼彻斯特科学和工业博物馆合办石墨烯展览,让大家能一起了解这种创新物料的历史、背景及发展。展览亦获得香港理工大学应用物理学系的支持,使大家可以探索石墨烯以外一些有趣二维材料的特性。

曼彻斯特科学和工业博物馆为这次展览提供了大量科学展品,其中有不少古旧的原子模型是以前的教学工具。

科技前瞻—创新材料石墨烯

展期:2017/12/15至2018/04/18
地点:香港科学馆特备展览厅
票价:$30,$5(全日制学生)
详情: hk.science.museum/ms/graphene2017