石墨烯與石墨之間有特別的親緣聯(lián)系。石墨這種資料大家或許都比較熟悉，比如說鉛筆芯、干電池內(nèi)部的電極等，其主要成分便是石墨。從微觀結(jié)構(gòu)來看，石墨是一種層狀資料，由一層一層的碳原子堆疊而成。關(guān)于每一層而言，其間的碳原子之間以牢固的共價鍵相結(jié)合，非常安穩(wěn)。
    而層與層之間則是以一種比較弱小的作用力彼此結(jié)合的，然后使得層與層之間比較容易脫脫離。因而，厚的石墨是能夠很容易地解離成薄的石墨片的。那么，石墨的這種結(jié)構(gòu)就能夠形象地類比成一本書，書中的每頁紙就類比成一層碳原子。而咱們要講的石墨烯便是石墨這本“書”之中的一頁“紙”。
    那么這頁“紙”有何奇特之處，使之得到諾貝爾獎的青睞呢?最關(guān)鍵就在于石墨烯這頁“紙”特別的結(jié)構(gòu)。首要，石墨烯只要一個原子層的厚度，是人類制備出的第一種真正意義上的二維資料，推翻了傳統(tǒng)理論中“自然界中根本不或許找到安穩(wěn)存在的二維晶體資料”這一定論。
    第二，石墨烯中的碳原子是以六角蜂窩的形狀按規(guī)矩擺放的(如圖一)，這種擺放方法導(dǎo)致石墨烯具有非常特別的電子能帶結(jié)構(gòu)，然后使其蘊含了豐厚而別致的物理現(xiàn)象與性質(zhì)。在凝聚態(tài)領(lǐng)域中，資料的電子特性大都用薛定諤方程就能夠充沛描述。
    但是石墨烯是個破例，石墨烯中的電子輸運遵循的是狄拉克方程，其間的載流子是無質(zhì)量，是類似于相對論性質(zhì)的粒子，其有效速度接近于光速。這種資料的發(fā)現(xiàn)無疑為凝聚態(tài)物理中拓荒了一塊全新的領(lǐng)域。
    經(jīng)過上文的描述，咱們能夠知道，石墨烯能夠經(jīng)過減薄石墨來取得。而石墨是自然界中散布非常廣泛的資料，在咱們?nèi)粘Ｈ兆又惺浅３Ｄ軌蚪佑|到的。最普遍的一個比如便是鉛筆，當你用鉛筆寫字的時分，在紙上留下淡淡的石墨痕跡，實際上這個時分你就在制作石墨烯。