未来2D材料的主角：石墨烯，这种由单层碳原子以六角形晶格结构排列形成的二维材料，正在改变我们对未来科技的想象。最近的三项研究进一步揭示了石墨烯的潜力。它一直在给我们带来惊喜，作为未来材料学当之无愧的主角，我们需要时刻关注它的新动态。整理了如下内容，每个都有着前途无量的可能性。
1. 量子比特的重新定义：石墨烯谷的突破
苏黎世联邦理工学院的研究人员发现，双层石墨烯量子点可能是一种基于所谓的谷态的新型量子比特的有希望的主机。谷态是指电子在晶体中的能量状态，这些状态由晶体的能带结构决定。在双层石墨烯（BLG）中，两层碳原子位于彼此之上，形成了一个特殊的能带结构，这使得电子可以在不同的谷态之间进行转换。这种转换可以被用来编码和处理量子信息，从而实现量子计算。他们的最新发现显示，BLG中所谓的谷度自由度与极其长寿命的量子态相关，因此值得进一步考虑作为固态量子计算的额外资源。
这意味着什么呢？简单来说，量子比特是量子计算的基础，就像经典计算中的比特一样。然而，与经典比特只能为0或1不同，量子比特可以同时处于多个状态，这使得量子计算能够处理比经典计算更复杂的问题。这项研究的发现，为我们提供了一种新的、可能更有效的方式来创建和控制量子比特，从而推动量子计算的发展。
2. 由石墨烯制成的功能性半导体
乔治亚理工学院的研究团队创建了世界上第一个由石墨烯制成的功能性半导体。他们发现，当石墨烯在硅碳化物晶片上以特殊的方式生长时，它可以开始显示出半导体性质。这是因为在这种生长过程中，石墨烯的电子结构会发生改变，从而产生一个可调的能带隙。这个能带隙使得石墨烯可以像传统的半导体材料一样，对电子的流动进行控制，从而实现电子设备的功能。
这一突破为电子设备开辟了新的可能性，因为石墨烯半导体的电子迁移率优于传统的硅半导体，使得电子可以以更小的阻力穿越，从而实现更快的运行速度。
这意味着我们可以期待更快、更高效的电子设备。石墨烯半导体的出现，可能会改变我们的计算机、手机甚至是电动汽车的工作方式。这也意味着，我们的设备可能会变得更小、更轻，同时也更强大。
3. 石墨烯中电子的弹道运动
堪萨斯大学的研究人员揭示了石墨烯中电子的弹道运动。他们的研究结果显示，石墨烯中的电子可以像在高速公路上的汽车或空中的弹道导弹一样，无阻碍地移动，这被称为“弹道运输”。这种弹道运输的电子在石墨烯中可以被用于制造运行速度快且能耗低的设备。
这意味着我们的电子设备可能会变得更快、更高效。电子的弹道运动减少了能量损失和产生的热量，因此可以制造能耗更低的设备。这可能会为下一代电子设备的设计和制造开辟新的可能性。
总之，这些研究揭示了石墨烯的巨大潜力，无论是在量子计算、电子设备设计，还是在新的制造技术中，石墨烯都展现出了其独特的优势。随着科学家们对这种神奇材料的理解越来越深入，我们可以期待石墨烯将在未来科技中发挥更大的作用。是未来材料学质变突破的最重要的方向之一。
