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石墨烯是一种由碳原子组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,具有众多独特性质,被广泛应用于各个领域。石墨烯的研究可以追溯到1948年,当时奥地利科学家鲁斯和瓦格最早利用透射电子显微镜拍摄了少量石墨烯层的图像。2004年,英国科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫成功剥离出单层石墨烯,这一发现引起了广泛关注,并为他们赢得了2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯是一种二维结构的碳单质,单层石墨烯由单层碳原子构成。每个碳原子以sp²杂化形式连接形成六元环蜂窝状的二维结构。石墨烯中的C-C键长约为0.142nm,键角为120°,理论厚度仅为0.35nm。
石墨烯是目前已知强度最高的材料之一,具有良好的机械性能、电学性能和光学性能。它的电阻率小,导电性能优越,在室温下即可观察到量子霍尔效应。此外,石墨烯还具有透光性和非线性光学特性。
石墨烯的反应活性主要集中在边界基团和平面缺陷处。它可以在高温下被氧化或与氧化性酸反应,生成CO、CO₂等产物。