1.1　發(fā)展歷程

在早期的二維晶體理論研究中，L.D.Landau和R.E.Peierls分別提出，準(zhǔn)二維晶體材料由于其自身的熱力學(xué)不穩(wěn)定性，在常溫常壓下會迅速分解^［4，5］。1966年，Mermin-Wagner理論指出表面起伏會破壞二維晶體的長程有序^［6］。1947年，石墨烯的理論由P.R.Wallace提出，作為研究石墨等碳質(zhì)材料的理論模型^［7］。20世紀(jì)六七十年代，表面科學(xué)家對石墨烯在金屬材料表面的偏析與沉積行為進行了大量的研究，但主要是為了研究金屬催化劑的失活行為，并沒有將石墨烯從金屬基底上分離出來并研究其本身的性質(zhì)。早期比較詳細(xì)的關(guān)于少層石墨的研究可以追溯到1962年，H.P.Boehm等制備了單層氧化還原石墨烯微片^［8］。1999年，R.S.Ruoff團隊嘗試用高定向熱解石墨在硅片上摩擦獲得少層甚至單層石墨烯，但當(dāng)時并未對得到的產(chǎn)物進行深入的研究與表征，以致錯失了發(fā)現(xiàn)石墨烯的機會^［9］。直到2004年，A.K.Geim和K.S.Novoselov使用粘膠帶剝離的方法，成功將單層石墨烯從石墨分離出來，并轉(zhuǎn)移到SiO₂/Si基底上^［3］。這種簡單易行的方法開啟了石墨烯的研究，兩人也因在石墨烯等二維材料領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究而獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。事實上，在同一時期，美國哥倫比亞大學(xué)的P.Kim也開展了石墨烯的研究工作。Kim團隊利用類似“鉛筆劃”的方法，用石墨制作的“納米鉛筆”在特定基底表面劃過，可以獲得最低層數(shù)為十層的石墨薄片，并進行了深入的性能表征與分析^{［10，11］}。可以說，他們的工作距離諾貝爾獎僅一步之遙。佐治亞理工大學(xué)W.de Heer教授在2004年更早的一篇文章中報道了其利用碳化硅合成的石墨烯的結(jié)構(gòu)表征結(jié)果，完成了單層石墨烯電學(xué)性質(zhì)的測定并發(fā)現(xiàn)了超薄石墨薄膜的二維電子氣特性^［12］。在2010年諾貝爾獎委員會宣布將當(dāng)年的物理學(xué)獎授予Geim和Novoselov時，de Heer公開向諾獎委員會致信并同時撰寫了補充文章，認(rèn)為諾貝爾獎評審委員會在石墨烯科學(xué)背景資料方面存在大量事實錯誤，并提供了自己在更早時間撰寫的與石墨烯相關(guān)的基金申請書和專利申請。