石墨烯

高科技材料專題(一):石墨烯的新功能

高科技材料專題(一):石墨烯的新功能
國立成功大學生命科學研究所 蔡宗樺編譯/國立臺灣大學物理學系 王名儒教授責任編輯

編譯來源:《Graphene Stabs Cells》

p2

說到「碳」,大家會想到什麼?烤肉用的木炭?還是閃亮的鑽石?其實直到1980年代,傳統上認為碳就只有2種理想有序的型態:石墨和鑽石。(圖片來源:維基百科)

說到「碳」,大家會想到什麼?烤肉用的木炭?還是閃亮的鑽石?其實直到1980年代,傳統上認為碳就只有2種理想有序的型態:石墨和鑽石。之後,這張碳清單逐漸成長,現在已經有巴克球、奈米碳管、平面石墨烯片和其他等各種型態。

大家熟悉的石墨,是由碳所組成的六邊形結構形成的平面,平面間以微弱的凡德瓦力連繫著彼此;鑽石則是正八面體晶體。

巴克球(C60)是由五邊形和六邊形組成的球體,長得很像足球;奈米碳管大部分是由六邊形、少數五邊形及七邊形所組成的直徑,為奈米級的多重管狀結構。至於本篇主角,石墨烯則是由六邊形組成的平面結構,簡單的說就是單層石墨,也是目前所知最堅硬以及最薄的材料之一。

高科技材料專題-序言:高科技的未來

高科技材料專題-序言:高科技的未來
國立臺灣大學科學教育發展中心 陳藹然博士/國立臺灣大學科學教育發展中心 陳藹然博士責任編輯

p1

開發環保的新材料,也是未來科技材料的重要考量。(圖片來源:flickr用戶Frank.Vassen)

便利的生活是由各式各樣的材料堆築起,隨著科技進步、新材料的不斷被開發,同時也改變了我們的生活。構造化學科學家研究物質性質和結構的關係,從原子、分子層面開始探索瞭解材料本性,進而嘗試學習設計特定性質的材料。

本高科技材料專題系列,在〈超原子?很超級的原子?〉一文中,科學家試著瞭解原子、分子結構,從中找出未來科技材料的新面貌。

近來,π-電子系材料的熱度有增無減,π-電子系材料包含了碳簇、導電性高分子、有機半導體等,從富樂烯到奈米碳管、石墨烯的發現,物理與化學性質的深入瞭解,在電子元件、藥物等各方面應用的開發,皆顯現出了π-電子系材料的價值,在〈石墨烯的新功能〉文中提到,石墨烯在光電材料與醫藥的潛力,可預期未來π-電子系材料將會更加受到重視。

來聽水凝膠唱歌

來聽水凝膠唱歌
國立臺灣大學生命科學所周愛鵑編譯/國立臺灣大學科學教育發展中心陳藹然責任編輯

編譯來源: 化學與工程新聞(Chemical & Engineering News, C&EN)

p1

水凝膠具有相當低的片電阻值特性外,可以乘載高電壓,完美的表現出從低到高不同頻率的震動,並且產生多種聲音。(圖片來源:維基百科)

科學家致力發展具生物相容性的可植入式電子感測器,期望可應用在醫學,用於加強患者腦部、心臟或是皮膚的功能,但多年來仍有許多問題需要解決。哈佛大學機械與材料學科的鎖志剛(Zhigang Suo)教授表示:「目前所有已開發的軟性導電體都是依賴銅或石墨烯做為原料,雖然使材料具有導電特性,但這也大幅降低裝置的生物相容性,植入後會產生許多問題。」

鎖教授和哈佛大學化學教授喬治·懷特塞茲(George M. Whitesides)一起帶領的研究團隊,在2013年8月在(Scinece)雜誌發表了一個採用生物惰性凝膠為基質的離子導體元件,並且可順利導電使得膠體產升行變,這種導電力預期可用在誘發人類心臟跳動或是神經電傳導上。而膠體完全透光的特性甚至可應用光學元件上,是相當具突破性的發明。

看見化學鍵

看見化學鍵
國立臺灣大學科學教育發展中心博士陳藹然/國立臺灣大學化學系助理教授鄭原忠責任編輯

看見原子不稀奇,化學鍵(chemical bond)沒看過吧?IBM在蘇黎世的研究團隊繼2009年首度公開了化學鍵影像,最近發表了像奧運環狀的分子影像,從影像中可以清晰看出連結相鄰原子間鍵結的存在。這項結果發表在9月出刊的《科學》(Science)上。