石墨烯是骗局还是黑科技？中国天才曹原少年攻克难题，能否改变世界？

021年1月15日，一则关于新型电池“8分钟可充满80%”的海报把“石墨烯”送上了舆论的风口浪尖，紧接着2月1号《nature》刊登了我国天才少年曹原的两篇论文关于石墨烯的最新研究。

石墨烯是骗局还是黑科技？

石墨烯可以说目前人类发现的最薄、最坚硬、导电性最好、导热性最好、透光性最好的纳米材料，是碳的同素异形体，拥有完美的六边形原子结构。当然，只有单层石墨才能叫石墨烯，并且是平面二维结构，厚度越厚效果越差，所以不能叫石墨烯，只能叫石墨。

石墨烯对人类的价值非常巨大，它的强度是钢的200倍，而电阻率只有10-6 Ω·cm，比铜少1000倍，电子迁移率超过15000 cm2/V·s，比硅高100倍，导热系数高达5300 W/m·K，是银的10倍，而且透明度极高可以透过97%的光，怎么看怎么好。非要说有什么不好的话，那就一个，就是太贵，目前1g石墨烯的售价大约1000多块人民币，这主要是因为提取工艺难度太大，失败率太高。

但这么优秀的石墨烯，却存在着非常大的争议。

石墨烯问世的时间不过是2004年，但一出现就在物理界产生了巨大的影响，而很多商家就开始以“伪石墨烯”的概念夸大宣传，比如充电宝加了石墨烯，外套用了石墨烯材料，类似的虚假宣传非常多。

似乎“石墨烯”在一群骗子添油加醋和欺诈宣传的情况下，成了能改变人类命运的产物，大家都开始对“石墨烯”产生了好奇。但不久后，人们都开始发现似乎所有关于石墨烯的夸大都是商家的噱头，用来诱导消费者买单。简单来说，石墨烯的争议，本身和石墨烯没有关系，更多的是充当了背锅侠的角色。

目前石墨烯价格太高，更多的是作为添加剂使用，但是地球的碳储量十分丰富，所以不存在原材料不够的问题，而是因为石墨烯太难提炼了，2004年，石墨烯的发现者海姆用胶带撕扯发现了单层石墨烯，而且稳定性很高，而我们用铅笔写字也可能无意中写出石墨烯，但如果你以为能用这种方法发家致富，那就大错特错了。全世界的人一起这么玩，都造不出几个石墨烯，这个方法不可能用作工业生产石墨烯。

各个国家都在想办法寻找大规模生产石墨烯的工业方法，虽然效果不佳，但是价格一降再降，主流的方法是碳化硅表面外延生长、金属表面生长、氧化减薄石墨片、肼还原法、乙氧钠裂解、切割碳纳米管法、石墨的声波处理法，但是产量依旧不高。

天才少年如何攻克难题？

石墨烯的提炼工作进展不大，但是石墨烯的研究工作却一直没停下，我国天才少年曹原，三年内在《NATURE》杂志上发表了五篇论文，很可能会成为改变石墨烯未来、甚至是世界未来的人，但他今年也不过25岁，2018年被评为“世界十大科学研究人物”，也是最年轻的一位，甚至可以说，他在石墨烯研究领域的影响力已经到达泰斗级别。

曹原的研究工作简单理解就是各种折腾石墨烯，看看石墨烯会有什么样的现象出现，第一次折腾就是把两层上下堆叠的石墨烯扭出魔角（约1.1度）偏移，研究材料会发生什么样的变化。

曹原突然发现低温下石墨烯会变成超导体，通过观测，发现一部分电子会被压缩，电子挤压后拥有很多连成片的高能态。当给折腾过的石墨烯加入载流子后，曹原发现电子没有平均分布在其中，而是开始挤压并出现强烈的非对称跃迁。

后续用高分辨率显微镜，发现随着电子填充进魔角石墨烯会出现光谱跃迁，会有化学势力的变化，而光谱特征是电荷相互作用造成的，且对垂直磁场的变化有反应。

这两次研究相关性比较高，曹原在电子显微镜观察对内容进行进步的补充，并发布到《NATURE》，主要描述了魔角石墨烯是如何从高温下的母态演变出低温下各种奇妙的变化。

之后曹原开始研究三层石墨烯堆叠的变化，并在三层石墨烯组中观察到了把中间一层的石墨烯以新的角度扭转，中间层扭转到达1.56度时，会扭曲构型产生一种对称性，通过填充电子，通过测量发现没有观察到能量耗散，这也就意味着它变成了超导体，而且超导性结构比两层魔角超导结构更加稳定。

石墨烯的研究远远没有结束，其特殊的各种物理变化，对我们未来的生活有着巨大的影响，不开玩笑地说石墨烯绝对属于黑科技的存在，如同庞大的宝藏等着被挖掘。

石墨烯能否改变未来？

近几年硅基芯片的研发工作已经开始变得缓慢，加上我国半导体产业技术发展参差不齐，所以欧美对我们“卡脖子”较为严重，碳基芯片的研发工作就比较重要，但是石墨烯的电子迁移率远远超过其他碳基，所以如果石墨烯可以量产，那么超高性能的芯片将会面世，绝对会让我国芯片领域腾飞。

石墨烯芯片领域发展肯定会进一步推动我国数字化和智能化的进程，目前电子计算机的发展愈来愈困难，量子计算机的研发工作就是重中之重，最近EPFL的光子和量子测量实验室的研究人员研发现基于石墨烯的量子电容器，可以与超导电路的低温条件兼容，并且基于它二维材料的特性，当接入到电路时，该电容器竟然具有产生稳定量子位的潜力，并且还具有其他优点，例如比许多其它已知的非线性低温器件相对容易制造，并且对电磁干扰的敏感性更低，这只是其中一部分。

公元前铜是时代标志，到了三国铁就成了时代标志，发展到唐宋，钢就成了时代的标志，到了新时代碳及碳的衍生物成了时代的标志，而石墨烯就是其中的“佼佼者”。石墨烯未来很可能可以改造我们的世界，未来或许我们可以住着石墨烯建造的房子，穿着石墨烯做的衣服，坐着石墨烯制作的智能无人驾驶电动车里，用着电动车里石墨烯的电池，对着装载着石墨烯智能芯片的电动车说声“我要回家吃饭”。期待我们的科学家创造出更多不可能的奇迹。