【摘要】：石墨烯是碳的一种同素异形体，碳原子组成六元环并按照蜂巢结构周期性排布，构成了石墨烯独特的二维原子晶体结构。图1-1石墨烯构建多种碳材料示意图[3]碳原子包含四个价电子，因此碳原子之间常见的成键方式包括sp杂化、sp2杂化及sp3杂化等。石墨烯独特的六元环蜂巢结构使其在面对外力作用时可以通过轻微形变产生缓冲效果，从而保证石墨烯二维晶体结构的稳定性。
2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）第一次从高定向热解石墨（Highly Oriented Pyrolytic Graphite，HOPG）中分离出了单层石墨烯，即一种仅由单层碳原子组成的二维晶体材料[2]。至此，石墨烯登上了历史的舞台，并迅速在材料科学、物理、化学、电子信息甚至生命医学等多个领域及其交叉领域掀起一股研究热潮。
石墨烯是碳的一种同素异形体，碳原子组成六元环并按照蜂巢结构周期性排布，构成了石墨烯独特的二维原子晶体结构。单层石墨烯是目前世界上已知的最薄的晶体材料，其厚度为单层碳原子的厚度——0.335nm[3]。同时石墨烯还是构成其他碳材料的基础，如图1-1所示，石墨烯垛叠组成了石墨，卷曲组成了碳纳米管，包团则形成了富勒烯，因此对石墨烯结构及其相关性质的研究在整个碳材料领域具有十分重要的意义。
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图1-1 石墨烯构建多种碳材料示意图[3]
碳原子包含四个价电子，因此碳原子之间常见的成键方式包括sp杂化、sp2杂化及sp3杂化等。石墨烯由碳原子通过sp2杂化键合而成，其中每个碳原子通过键长为0.14nm的C—C σ键与相邻的其他三个碳原子相连，最后剩余的一个电子位于法线方向上的pz轨道，与相邻原子共同构成了共轭大π键[3]。石墨烯独特的六元环蜂巢结构使其在面对外力作用时可以通过轻微形变产生缓冲效果，从而保证石墨烯二维晶体结构的稳定性。
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