石墨烯：打开二维材料之门——评2010 年诺贝尔物理学奖

 维度是指能够完整描述一个对象所必需的独立参数的个数。例如, 我们所处的空间是三维的, 因为描述这个空间需要“上下、前后、左右”三个独立方向。维度的概念被广泛应用于数学、物理学和哲学等诸多领域中。在材料研究领域, 人们希望得到维度意义完整的材料体系。长期以来, 对于碳材料家族, 只有金刚石和石墨这两种三维结构为人类所知。1985 年, 美国和英国的三位科学家哈瑞·克罗托（Harry Kroto）、理查德·斯莫利（RichardSmalley）和罗伯特·科尔（Robert Curl）率先发现了C₆₀。C₆₀ 是由60 个碳原子组成20 个六边形和12个五边形构成的足球状碳单质, 属于零维结构碳材料。C₆₀ 其实是众多球状和椭球状碳分子大家族中的一员, 我们现在称这个大家族为“富勒烯”。富勒烯的发现第一次从维度概念上丰富了碳材料。1991年, 日本科学家饭岛澄男（Sumio Iijima）试图使用石墨电弧放电法来制备富勒烯, 当他在高分辨透射电子显微镜观察产物时意外地发现了一种管状的碳单质--碳纳米管。碳纳米管的出现再一次将碳材料的维度扩展到一维空间。当零维、一维和三维的碳材料被成功合成后, 揭示已知维度碳单质的性能和应用并探寻碳的二维晶体结构, 成为材料科学领域的两个热点。