石墨和石墨烯，僅有一字之差，在形態(tài)和性能上卻大不一樣。

石墨與石墨烯的關(guān)系

實際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。

2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈·蓋姆（AndreGeim）和康斯坦丁·諾沃消洛夫（KonstantinNovoselov）發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯。2009年，安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應(yīng)及常溫條件下的量子霍爾效應(yīng)，他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學(xué)獎。

石墨烯為什么是透明的？

對于石墨烯，科學(xué)界冠以的概念為：由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的單層二維材料。它之所以透明，是因為它的厚度，是以原子為單位計量的。單層的石墨烯僅有1個碳原子的厚度，即0.34納米，相當(dāng)于人類一根頭發(fā)直徑的20萬分之一。

這么薄一點，肉眼能看見才怪了！

石墨和石墨烯的不同之處

首先，石墨和石墨烯都是碳原子組成的物質(zhì)。石墨的微觀結(jié)構(gòu)就是一層一層的石墨分子像書頁一樣堆疊而成，是三維的物質(zhì)。石墨烯則是碳原子呈單層排列的二維物質(zhì)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）認(rèn)定：當(dāng)層數(shù)少于或等于十層時，可以稱之為石墨烯，否則，就應(yīng)該叫做石墨。

而單層的石墨分子就是石墨烯了，因為單層石墨分子厚度不到一個納米，可看做二維物質(zhì)。所以，石墨烯和石墨最大的區(qū)別，在于維度的不同。石墨烯是構(gòu)成其他碳同素異形體的基本單元，它可折疊成富勒烯（零維），卷曲成碳納米管（一維），堆垛成石墨（三維）

第二，同為碳元素組成的物質(zhì)，石墨烯之所以表現(xiàn)出許多石墨不具有的性質(zhì)，是因為石墨中的單層石墨分子上下表面都與碳原子組成連接成鍵，而石墨烯上下表面都暴露在空氣中，所以其電子傳輸特性以及力學(xué)性質(zhì)等會受到很大影響。石墨烯被證實是世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅硬的物質(zhì)。石墨烯的另一特性是，其導(dǎo)電電子不僅能在晶格中無障礙地移動，而且速度極快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的移動速度。還有，其導(dǎo)熱性超過現(xiàn)有一切已知物質(zhì)。