解读石墨烯：10亿欧元能否突破“致命”缺陷？

　　新物质元素的出现是可以导致科技剧变的标志，在技术革命时代，任何一个有可能颠覆人们观念的材料、组合或者化学反应都将让一批又一批探路者为之付出和兴奋。石墨烯，一种由碳原子组成的新材料，在2010年被评为诺贝尔物理学奖后，这一导体材料的出现，对于诸多行业的影响都极大，而这一纳米导体会影响怎样的产品变化呢，科学家在花费10亿欧元的同时，注定必须要打通一些瓶颈，这背后的各种可能性，究竟是什么？

　　石墨烯是当前人类制造出的最薄、最硬的纳米物质：一薄片碳原子以六边蜂窝型呈现，坚硬如金刚石，其强度是铁的数百倍。但与此同时却具有极高的柔韧度，甚至具备可伸缩性。以石墨烯为媒介在室内环境下传输电流，其速度超过任何已知的导体材料。此外，它还能将任意波长的光转换成稳定的光流。自从石墨烯于10年前第一次被分离出来后，研究者针对它潜在的用途提出了多种设想——从更快的电脑芯片到更灵活的触摸屏，新型电池以及可开发的更多产品。

　　因此，业界提出针对石墨烯开展技术革新。该观点于2011年首次提出，旨在促成一项由多国共同推动的“石墨烯旗舰技术”项目。该项目时长10年，总投入为10亿欧元（约合13.5亿美元），欧洲各国共同努力将石墨烯从实验室引领到工业领域。除此外，为了弥补石墨烯的缺陷，旗舰项目还将研究超过12种原子超薄材料，与石墨烯搭配使用。

　　但有一些人质疑该项目对于石墨烯的期望是不是过大，这种跨学术界和产业的合作不可避免地受到官僚主义的束缚，它是否是推动技术革新的最有效方法？国外纳米专家表示：“这种方法并不能真正推动产品革新。”此外，一些参与项目的研究者担忧：在未来几年中，政治力量会压过本应处于最优先位置的科研活动，控制本就分散的资金来源。说白了，就是不能给你白花钱。

　　尽管在制造方面面临诸多挑战，但有人指出石墨烯已经对市场造成了冲击。例如，将多片单层合在一起的多层石墨烯可用于强化网球拍。此外，多层石墨烯可形成传导性回路，马里兰州杰瑟普市沃尔贝克材料公司将其应用于反盗窃包装中。

　　然而，在数字电子技术领域，石墨烯最突出的优点却成为其最致命的缺点。原则上，石墨烯内部具有极高流动性的电子使其能够以极高的速率处理数据，一些石墨烯器件的数据处理速度已达到400千兆赫，是硅器件的数倍。但由于石墨烯的电子间缺乏带隙，一旦开始传输数据则很难再把它关掉，这严重妨碍了逻辑运算的进行，因为逻辑运算的所有问题都是开与关的问题。

　　如果将其他材料掺杂进石墨烯，这会降低电子的流动速度。因此，研究者正尝试调和石墨烯的电气性能，例如将石墨烯与其他单层材料相结合，或者以二硫化钼和钨联硒化物为材料制造晶体管。总之，直接利用的难度现在来看是巨大的。

　　国外某科技公司认为，石墨烯要想代替硅电子的地位，还有很长的路要走。“除非真有强有力的理由，否则没有人会放弃硅。”近期，石墨烯晶体管最大的卖点可能在于它能在多种电压下运转的特点，而不是其开通或者关闭的能力。石墨烯的应用范围包括，用于探测环境污染或者血氧水平的传感器，以及手机内部的信号发送器和接收器。

　　但是，要想充分掌握石墨烯的属性并将其应用于实际用途中，技术还面临着巨大挑战。大型号石墨烯的制造工艺非常复杂且十分昂贵，经常使得碳原子破裂或撕裂，无法与实验室中完美比例的石墨烯相媲美。即便质量过关，目前既没有先进的工业手段将石墨烯制造得如此之薄，也没有技术将它与其他物质结合从而生产出有用的产品。除此之外，它还有一个最大的弱点：虽然石墨烯中的电子流动性极强，但它的其他属性决定了石墨烯根本不适合开关切换活动，而这是数字电子技术的核心要求。