德國石墨烯行業(yè)研究成果及未來規(guī)劃

    鋰電世界  德國石墨烯行業(yè)發(fā)展政策與規(guī)劃德國科學(xué)基金會(DFG)2009年7月宣布開展石墨烯新興前沿研究項目，項目時間跨度為6年。
   
    1、德國石墨烯行業(yè)發(fā)展政策與規(guī)劃

    德國科學(xué)基金會(DFG)2009年7月宣布開展"石墨烯"新興前沿研究項目，項目時間跨度為6年。該項目的目的是提高對石墨烯性能的理解和操控，以建立新型的石墨烯基的電子產(chǎn)品。2010年DFG啟動了優(yōu)先研究項目--石墨烯(SPP1459)，包括38個研究項目，前3年預(yù)算經(jīng)費為1060萬歐元。

    2、德國石墨烯行業(yè)發(fā)展重點方向

    基金資助領(lǐng)域主要包括：適合石墨烯基電子設(shè)備的制備;石墨烯電子、結(jié)構(gòu)、機械、振動等性能表征與操控;石墨烯納米結(jié)構(gòu)制備和表征及性能操控;石墨烯與襯底材料、柵極材料相互作用的理解和控制;輸運研究(如聲子和電子傳輸、量子傳輸、彈道輸運、自旋運輸)、新型裝置示范(如場效應(yīng)器件、等離子器件、單電子晶體管)以及石墨烯的理論研究(如石墨烯電子和原子結(jié)構(gòu)、電子聲子運輸、自旋、石墨烯機械和振動性能、納米結(jié)構(gòu)、器件模擬)等。

    3、德國石墨烯行業(yè)最新研究成果

    德國于2009年由科學(xué)基金會(DFG)開展石墨烯新興前沿研究項目。在2012年10月，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家成功制成石墨烯光電探測器，石墨烯制成的光電探測器能非常快速地處理和引導(dǎo)光電信號。

    電腦芯片將做的可以比現(xiàn)在更小巧，其關(guān)鍵是馬克思·普朗克研究所正在研究的一種被稱為石墨烯的納米級碳纖維。所謂石墨烯是從石墨分子中分離出來的，只由一層碳原子構(gòu)成，是世界上最薄的物質(zhì)。

    未來的電子元件將微小到分子級別。這些微小的元件將取代目前硅晶的地位，成為計算機處理器的核心。位于柏林的弗里茨-哈勃-研究所，是馬克思·普朗克研究所旗下的機構(gòu)。該機構(gòu)展示了一種納米導(dǎo)線，可以在分子級別的晶體管或其他元件之間傳遞電流。

    這種極細(xì)的導(dǎo)線由一條石墨烯窄帶組成。研究人員用掃描隧道顯微鏡，在不同長度和電流的強度的條件下，測量其導(dǎo)電系數(shù)。"通過實驗我們可以了解，電流在石墨烯納米帶上會產(chǎn)生什么效果"，研究人員解釋說。

    尋找完美的導(dǎo)體

    首先，研究人員要確定，他們的納米導(dǎo)線是否是完美的導(dǎo)體，導(dǎo)線長度是否會影響其導(dǎo)電性能。為此，研究人員必須進(jìn)行一種頗為棘手的實驗：他們要在不同的電壓下，觀察石墨烯帶在不同長度下的電流。因此研究人員要用一條石墨烯帶，將掃描隧道顯微鏡的尖端與一塊黃金的表面相連。

    在電壓較高的情況下，石墨烯帶很容易燒毀"，馬提亞斯·科赫(MatthiasKoch)說，此次試驗即是他博士論文的主題。"雖然我們在試驗中掌握了一些竅門，但也要嘗試多次，才能成功將二者相連。"

    突破經(jīng)典物理學(xué)的邊界

    測量發(fā)現(xiàn)，電流經(jīng)過石墨烯的方式與經(jīng)過銅線不同。電子在石墨烯中以量子的隧道效應(yīng)方式的通過。而經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為只有量子才能以此方式通過，這對于其它物質(zhì)是一重?zé)o法跨越的屏障。

    需要跨越的距離越遠(yuǎn)，到達(dá)另一端的電子就越少。"因此，納米導(dǎo)線的導(dǎo)電性與其長度相關(guān)"，科赫說。以隧道效應(yīng)通過的電子，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于同等條件下使用傳統(tǒng)導(dǎo)體通過的電子。