杨帆

杨帆，男，2008级硕博连读生，研究方向为石墨烯的制备及其复合材料应用探索。喜欢旅行和摄影，在我的镜头里记录了石墨烯与大自然之间的种种契合之处，现在让我带你们走进石墨烯的影像世界。

2004年石墨烯的出现在科学界激起了巨大波澜！人们惊奇地发现，石墨烯是已知材料中最薄、最坚硬、电阻率最小的一种神奇材料。它几乎是透明的，具有非同寻常的导电性能、超出钢铁一百倍以上的强度、异常的整数量子霍尔行为、电子的迁移速率仅为光速三百分之一等。石墨烯的优异性能使得它在柔性触摸屏、光电探测器、新型晶体管、太阳能电池和液晶显示屏等方面都有着良好的应用前景。

华夏大地资源丰富，风景迷人，在我的旅途和科研生活中，在石墨烯及其复合材料的制备过程中有许多有趣的现象，石墨烯与大自然之间是那么的自然，那么的和谐。

 

图1左：飞机窗户边低温形成的冰晶；右：石墨烯的SEM照片。

旅途劳累，但是不乏惊喜，图1为飞机窗户边低温形成的冰晶，同样的枝状结构也可以在石墨烯生长过程中（右图）经过参数的调节得到。

下面是一张蔓藤树叶图，摄于济南名景趵突泉。我们在化学气相沉积生长石墨烯的过程中也能得到如图的树叶状石墨烯，这种五边形～六边形的石墨烯是仅有一层碳原子构成的晶体。

 

图2左：蔓藤树叶图；右：树叶状石墨烯

2010年上海世博会上的一个顶棚做成了星星的形状，我们通过石墨烯的生长也得到了四角星，并且由于生长活性不同得到了不同大小的晶粒，看起来犹如夜空中的点点繁星。

  

图3左：世博会星星状顶棚；右：四角星石墨烯

厦门岛在祖国东海之滨台湾海峡区域，每天两次涨落，气势浩荡，海声动听。在石墨烯生长时，会很奇妙的出现如汹涌波浪般的石墨烯晶粒边界，条纹为基底铜，而黑色浪花部分为石墨烯边界。

　

图4左：涨潮；右：石墨烯SEM照片

 　

图5左：高原山峰；右：石墨烯SEM照片

喜马拉雅为世界屋脊，青藏高原山峰无数，我们通过加大生长过程中的碳的含量，得到了较厚的碳结构，而这些碳结构正如连绵山峦一般，实为微观世界中的美丽山脉。

图6左：蠡园一景；右：石墨烯SEM照片。

江苏园林无数，太湖明珠无锡蠡园春雨景展现出了江南园林的妖娆细致。石墨烯生长中会出现一些带状单层石墨烯，这些石墨烯会将铜基底高温中暴露出来的台阶表面保存下来，得到蜿蜒的小路。

 

图7左：沱江水道；右：石墨烯SEM照片

湘西凤凰旁的沱江，在春天初到时，冬天干涸的水道等待新水注入，而水道孔中星星点点的绿芽已然开始生长，暗示着春天的到来。同样的，石墨烯薄膜的形成是由许多小小的小晶粒连接而成，这是生长过程中还未连续的石墨烯晶粒。

 

图8左：蕨类植物；右：石墨烯SEM照片

东北大地有肥沃的土壤和天然的生态，蕨类植物枝繁叶茂。石墨烯生长中，通过使用氢气对石墨烯晶粒边缘进行刻蚀，可以得到条状如一瓣瓣叶片的形状。

  

图9左：蜂巢结构；中、右：石墨烯SEM照片

蜂巢在城市中并不多见，但是在上海世博会上一个展馆外表面则是类似蜂巢的结构。我们都知道石墨烯是由六元碳环组成的晶粒，在石墨烯生长上，通过参数的调控，也能让其类似外延生长形成六边形石墨烯。

 

图10左：长白山天池；右：石墨烯SEM照片。

长白山天池是世界上海拔最高的火山湖，当然由于常年云雾缭绕，此番美景一年四季能见到其全貌的机会并不多。如镜子一般的水和保护得好无污染的长白山，让人心旷神怡。石墨烯生长中也会出现如火山湖一样的圆形单层晶粒。

　 

图11左：博物馆展品；右：石墨烯SEM照片

战士，自古以来是勇敢的象征，碳形状的战士带盾图惟妙惟肖的展现了军人的威严。

 　

图12左：红色仙人掌；中、右：石墨烯复合材料SEM照片

植物中，多彩的仙人掌是必不可少的。石墨烯的生长也会出现如大花苞状的多层碳层。

 

图13左：陶瓷山水画；右：石墨烯SEM照片

图13左图这幅照片是在福建瓷都德化拍摄的陶瓷山水画，在石墨烯的生长过程中，由于杂质颗粒的引入会导致石墨烯的层数不均，也导致了黑白灰度的不同，看起来仿佛一幅水墨画。

 　

图14左：镂空碟；中、右：石墨烯复合材料SEM照片

再次回到中国三大古瓷都之一的德化，此镂空碟上的大牡丹花惟妙惟肖，展现了中国人民陶瓷工艺的精雕细琢之美。石墨烯为基底材料生长的电池材料得到的如牡丹一般壮美。

 　

图15左：芙蓉园荷花；中、右：石墨烯SEM照片

六朝古都西安拥有悠久的历史，大唐芙蓉园中的荷花自然也繁盛。石墨烯基底生长花状氧化钛纳米材料如盛开的花一样让人眼前一亮。

 　

图16左：红树林保护区；中、右：石墨烯SEM照片

东南沿海的红树林保护区是适合白鹭栖息的地方。而氧化钛在石墨烯基底上除了可以生长成花状以外，还可以棒状生长，形成如茂密的红树林一般的景象。

  

图17左：晋祠中的蜘蛛网包覆绿叶；中、右：石墨烯SEM照片

山西太原晋祠是现存最早的国家园林。晋祠中生态环境保护极好，此为蜘蛛网将绿叶笼罩的图片。石墨烯作为极薄的二维材料也能将纳米颗粒包覆起来，如上图所示。

用一张清晨的元宵灯会腾龙图做结尾，祝愿祖国繁荣昌盛！