石墨烯应该怎么玩，师徒带你嗨起来

Alisa 5年前 (2019-06-02) 5369浏览

“黑金”、“新材料之王”、“神奇材料”……石墨烯自从发现开始不停的被冠以各种头衔，对它的研究也一直不曾停止过。石墨烯是由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

所谓名师出高徒，了解并关心石墨烯及二维材料最新进展的小伙伴们，石墨烯领域的他们怎么能错过呢，贴心的笔者给大家送上在石墨烯领域的大牛及他们的国内高徒（第一组例外哈，开个高大上的头----），看看他们的研究方向及成果。（存在分享不完整的情况，欢迎大家留言补充~排名不分前后哈）

1、安德烈·盖姆（Andre Geim）和康斯坦丁·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）

说到石墨烯，领域内的科研人员一定会想到英国曼彻斯特大学的这位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）。因为研究发现了一种非常简单的方法得到仅由一层碳原子构成的薄片--石墨烯，获得2010年度诺贝尔物理学奖。Geim教授多次被汤森路透评为十大最活跃的研究人员，是中国科学院外籍院士及美国国家科学院外籍院士。和他一起获诺奖的还有他的学生康斯坦丁·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov），Novoselov在荷兰攻读博士学位时，Geim就是他的导师。现一起在曼彻斯特大学工作。

关于石墨烯的很多研究都是他们共同的成果：包括首次发现原子级石墨烯；在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应；制备原子级二维毛细血管材料；发现石墨烯超晶格中的介观物理学现象；发现石墨烯基异质结构场效应晶体管的器件；成功完成石墨烯氧化物衍生膜并实现膜的层间距精确可调；及实现石墨烯组装海水脱盐装置等。

目前发表论文300余篇，h-index 超100，论文总被引频次超17万次。在石墨烯及相关二维材料领域发表Science、Nature20余篇。

我们使用SCI检索graphene，被引频次过万的5篇文章中有4篇出自他们之手:

Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films (PDF 186KB)Science306, 666-669 (2004).

The Rise of Graphene (PDF 1.33MB)Nature Materials6, 183-191 (2007).

The Electronic Properties of Graphene (PDF 1.87MB)Reviews of Modern Physics81, 109-162 (2009).

Two-Dimensional Gas of Massless Dirac Fermions in Graphene (PDF 322KB)Nature438, 197-200 (2005).

2、Philip Kim 和张远波

Philip Kim是哈佛大学物理学教授和应用物理学教授，是材料研究领域的世界领先科学家，研究领域是实验凝聚态物理。2005年因其“在低维碳纳米结构领域的创造性贡献”获得了Ho-Am科学奖。2009年获得IBM学院奖（IBM Faculty award）。2011年获得德累斯顿巴克豪森奖（Dresden Barkhausen Award）。Kim.P教授是较早从事石墨烯相关领域研究的专家。在介观物理方向，特别是低维纳米材料（碳纳米管、石墨烯等）的热电学性质以及石墨烯中的量子输运、范德华异质结构方向的研究有着深远的影响。

研究成果：包括2005年Kim教授的研究组发表了对石墨烯量子霍尔效应和Berry 相的观测结果并对此进行进一步研究；随后发现高导电透明石墨烯薄片在柔性、可拉伸、可折叠电子器件上的应用；后利用现代先进的半导体器件制造技术和开发新的材料合成、操作和表征方法来研究石墨烯中相关电子物理学的新物理现象：如对石墨烯中分数量子霍尔效应的观察，双层石墨烯中的霍夫斯塔德光谱的观察，石墨烯中狄拉克流体的观察和维德曼-弗朗茨定律的观察等。

目前Kim.P教授发表论文200余篇，在国际顶尖期刊Nature、Science发文20余篇，h-index 82，被引频次6万次以上。

单篇论文被引频次TOP5：

Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in grapheneNature 438, 201-204 (2005).

Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodesNature 457, 706-710 (2009).

Ultrahigh electron mobility in suspended grapheneSolid State Communications 146, 351-355 (2008).

Energy band-gap engineering of graphene nanoribbonsPhysical Review Letters 98, 206805(2007).

Boron nitride substrates for high-quality graphene electronicsNature Nanotechnology 5, 722-726 (2010).

张远波，复旦大学物理系特聘教授、博士生导师。曾在Kim.P教授课题组从事实验凝聚态物理（石墨烯）的研究，Kim.P教授最著名的石墨烯文章之一“Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene”就是张远波教授以第一作者发表的。归国后用六年时间完成青千、杰青和长江学者“三级跳”，他曾被爱思唯尔评为中国大陆地区物理与天文学科高被引学者榜单的第一名。研究方向为石墨烯中的量子输运，其它低维度系统的结构和电磁性质及纳米结构器件的扫描探针研究。

取得了具有国际影响力的成果：包括首次发现磷发现二维黑磷场效应晶体管表现出很高的载流子迁移率和良好的I-V特性；揭示少层黑磷能带结构演变；实现双层石墨烯中准自旋输运调控；发现三层石墨烯莫尔超晶格中栅状可调谐莫特绝缘体的证据等。

2011年回国后以通讯作者发表30余篇论文其中包括Nature1篇，Nature子刊12篇在内的国际顶级期刊。

近期进展:

三层石墨烯莫尔超晶格中栅状可调谐莫特绝缘体 Nature Physics 2019(15). 237–241.

新型磁性二维材料 Nature ,2018(563), 7729

3、Ruoff, Rodney S 和朱彦武

Ruoff, Rodney S，现任韩国蔚山国家科学技术研究所特聘教授，一直是NANO、Carbon杂志顾问。加入UNIST之前，在德克萨斯大学奥斯丁分校及美国西北大学任教。2007年被汤森路透评为世界第16位顶级材料科学家，在石墨烯基材料的研究方面是世界顶级的科学家，致力于采用金属为催化剂，发展化学气相沉积法制备石墨烯。

研究成果：包括对氧化石墨进行液相剥离和化学还原,成功制得石墨烯粉体；首次在铜箔的表面实现了单层石墨烯的大面积化学气相沉积(CVD)生长；制备石墨烯基超电容器；合成基于还原氧化石墨烯和金属氧化物的新型电极材料；制备含有化学修饰石墨烯填料的聚苯乙烯纳米复合材料；开发测量原子薄膜(如石墨烯和氢氮化硼)刚度和强度以及韧性的新技术等。

Ruoff教授发表论文400余篇，在国际顶尖期刊Nature、Science发文20余篇，h-index 超100，论文总被引频次超13万次。

单篇论文被引频次TOP5

朱彦武，中国滚球体育大学化学与材料科学学院教授，博士生导师，获2011 年度Scopus“青年科学之星”铜奖，2012年获教育部“新世纪优秀人才”，2017年获亚太经合组织科学创新研究与教育奖。2008 年在美国德克萨斯大学奥斯丁分校Ruoff教授课题组进行博士后研究，2011年8月加入中国科学技术大学。主要从事石墨烯等新型碳材料的合成与性能表征，基于新型碳材料的高性能储能装置(超级电容器、锂离子电池等)及二维系统的光电转换。

研究成果：包括制备了直接激光写入（DLW）技术高效地制备出多层石墨烯基柔性超级电容；制备了石墨烯微米管支架的锂离子电池负极材料提高金属锂利用率及库伦效率（约为97%）；发现大尺寸制备石墨烯、氧化石墨烯薄膜的新方法；证实单层石墨烯高储锂的来源和机理及发展新型三维碳材料体系并研究其在能量存储与转化中的潜在应用。

在Science、Advanced Materials、Nano Letters等国际著名学术刊物发表论文100余篇，论文总被引频次超2万次。

近期进展：

用于单层石墨烯上锂离子存储的操作探测 Adv. Mater. 2019, 1808091

三维石墨烯薄膜能够同时为应变传感器提供高灵敏度和大拉伸能力Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1803221

4、石高全和曲良体

石高全，教育部长江特聘教授，“973”项目首席科学家，清华大学化学系教授。获得中国化学会-巴斯夫“青年知识创新奖”、、国务院政府特殊津贴（2005）、教育部高等学校优秀研究成果（自然科学）一等奖、国家自然科学基金二等奖多次。近年来在石墨烯的化学合成与功能化等方面从事了系列研究工作，特别是在石墨烯增强高分子复合材料，石墨烯修饰电极以及共轭分子修饰石墨烯等方面取得了很大进展。

研究成果：率先开展了化学修饰石墨烯溶液组装行为、三维组装结构与性能的研究，制备了系列具有多维度、多级次微结构的石墨烯块体材料，并探索了其应用；建立了制备化学修饰石墨烯复合材料的新策略，揭示了复合组份与石墨烯片间的协同作用机理，为开展石墨烯复合材料研究开辟了新方向。

至今发表SCI论文300余篇。发表与石墨烯相关的SCI论文115篇，包括在Science, J. Am. Chem. Soc., Chem. Soc. Rev.,等国际一流刊物上。石高全教授虽因病去世，但对石墨烯二维材料的发展起到不可磨灭的作用，在此深表怀念。

曲良体，长江学者特聘教授， 2001年进入清华大学攻读博士学位，师从化学系长江特聘教授、“973”项目首席科学家石高全教授。后跟随碳纳米管领域著名化学家戴黎明教授从事博士后研究，在国际顶级或高水平学术期刊上发表很多优质论文。例如在 Science 杂志发表的研究成果：Carbon nanotube arrays with strong shear binding-on and easy normal lifting-off，开启了纳米仿生领域的新篇章。

研究成果：包括发现了可以作为电子受体材料的石墨烯量子点；又首次获得了氮掺杂的具有独特发光特性的石墨烯量子点；以石墨烯氧化物为原料，采用简单的水热限域组装法获得了低密度高强度的石墨烯纤维，兼具有磁性和光电响应；成功制备出多功能的石墨烯微管结构；制备石墨烯三维网络结构的超轻三维石墨烯框架结构；构筑了多金属催化系统和高度可压缩的超级电容器件等。

在Science、Nature Energy、Energy Environmental Science等国际著名学术刊物发表论文70余篇。

最新进展：

石墨烯水凝胶Adv. Funct. Mater.2019, 1901917

具有高可折叠性和导电性的仿生石墨箔 Small Methods 2019(3).1800282.

5、刘忠范和彭海琳

刘忠范，北京大学纳米化学研究中心创始主任，中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长，中国石墨烯领域领军人物。国家攀登计划(B)、973计划和纳米重大研究计划项目首席科学家，Adv Mater 、ACS Nano，Small等国际期刊编委。主要研究方向为石墨烯及其二维杂化材料的CVD生长、能带工程与新原理器件；碳材料化学；新型纳米光电器件与可穿戴技术。二维原子晶体材料及其光电性质。

研究成果：发明了本征无污染的超洁净石墨烯薄膜生长方法，实现了超级石墨烯玻璃的生长技术突破，新一代烯碳光纤的研制及致力于推进石墨烯的产业化核心技术研发工作并不断取得重要突破。

发表学术论文560余篇包括Nature、Nature Mater.、Nature Commun，申请中国发明专利100余项。

单篇论文被引频次TOP5

彭海琳，北京大学理学博士（师从刘忠范院士），斯坦福大学博士后（合作导师：崔屹教授）。2009年回北京大学任教，北京大学博雅特聘教授，国家杰出青年基金获得者。北京大学化学与分子工程学院副院长，北京石墨烯研究院（BGI）院长助理。主要从事二维材料（石墨烯、拓扑绝缘体纳米结构等）的制备方法、化学修饰与光电器件加工技术。

研究成果：开创了拓扑绝缘体在柔性透明电极的应用；发展了二维叠层同质或异质结构的范德华外延生长方法，实现了AB 堆垛双层石墨烯大面积范德华外延；创造了石墨烯单晶生长速度的世界纪录，实现了4英寸无褶皱石墨烯单晶晶圆、大面积石墨烯薄膜的连续批量制备和绿色无损转移；实现了旋转双层石墨烯光电器件研制、单晶石墨烯PN结的调制掺杂和“光热电”机制的高效能量转换。2010年已来发表论文130余篇（含Science和Nature子刊10余篇，JACS、Nano Lett.、Adv. Mater.、PRL 50余篇），他引超10000次，授权专利14项和申请专利35项。（部分论文和导师有重叠）

最新进展：

超洁净石墨烯的制备 Nature Communications (2019) 10.1912.

本征石墨烯的不对称性产生光电流 Nature Nanotechnology2019(14). 101–106.

6、成会明和任文才

成会明，中国科学院院士、沈阳材料科学国家（联合）实验室先进炭材料研究部主任，清华-伯克利深圳学院低维材料与器件实验室主任。负责多项国家自然科学基金、863新材料领域项目及973能源领域项目。在Science、Nature及子刊、Adv. Mater.等国际刊物上发表学术论文600余篇。是科睿唯安公布的2014年和2015年化学和材料科学两个领域的高引用学者之一，获得发明专利100多项。Energy Storage Materials、Science China Materials主编。

单篇论文被引频次TOP5

任文才，中国科学院金属研究所博士（师从成会明院士），研究员、国家杰出青年科学基金获得者、入选中青年滚球体育创新领军人才。博士毕业后一直从事石墨烯研究，在石墨烯的生长机制、大尺寸单晶石墨烯与高导电性石墨烯三维网络结构材料的控制制备、以及石墨烯材料的光电、储能等应用方面取得了一系列创新成果。

石墨烯相关的大多数研究是和成会明院士一起开发的，来看一下他们的研究成果：提出并选用了独特结构的基体，采用CVD方法制备出三维连通网络结构的石墨烯材料，被评为2011年度"中国科学十大进展"；实现了毫米级高质量单晶石墨烯的重复制备与无损转移；发展出低成本大量制备高质量石墨烯的新方法；揭示了石墨烯的场发射性能及石墨烯与氧化物的协同储能效应，开拓了在柔性储能器件中的应用；研制出石墨烯基弹性导体、高灵敏传感器、高效热管理材料、轻质电磁屏蔽材料和高倍率柔性锂离子电池等。

最新进展：

在石墨烯泡沫中排列的石墨烯纳米片对高性能导热复合材料的协同效应Adv. Mater. 2019(31).1900199.