本研究的研究主体磷烯，最早时也是通过机械剥离法来获得的，比石墨烯晚十年，同样也是单元素材料。其制备原材料是黑磷。关于磷烯的研究其实已经进行了数十年，所以在2014年，少数层磷烯被成功制出后便吸引了科学界的广泛关注。论文网

1。1  石墨烯背景介绍 

这个发现过程是这样的，Geim要求其研究室内的一个中国博士生将一块高定向裂解石墨(HOPG)制成尽可能薄的薄膜，三周后博士带来的薄片仍有10微米左右的厚度，大概有1000层。Geim要求获得更薄的薄膜，博士便要求了另一块材料，这材料售价不菲，当时的价格约为300美金一块。Geim说：“你不会为了获得一粒沙子而磨掉整块砖头吧？”学生表示：“你那么聪明，你来试试啊？”Geim面对学生的挑衅丝毫没有示弱。他使用了更加便捷的办法，用胶带去撕，类似于二分法，每次撕开胶带，材料都被一分为二。Geim利用这个方法轻而易举地获得了厚度约为10层的石墨烯。

由此可知，所谓的石墨烯，其实是一薄层石墨，它非常薄非常薄，薄到仅仅由一层碳原子构成，厚度为0。35nm。碳原子和碳原子之间交接成六角形的网格结构。我们都使用过的铅笔，它中间的芯里用的就是石墨，石墨内部就可以理解为数层石墨烯叠在一起，至于碳纳米管，我们可以这样理解，就是石墨烯卷了起来，变成了筒状。

石墨烯的强度是很大的。美国哥伦比亚大学的研究团队确定石墨烯的强度比钢高200倍，为130Gpa[1]。这是由于碳原子键之间的属性决定的。载流子迁移率也高达15000cm2·V-1·s-1,是的锑化铟材料的两倍[2]。

图 1 石墨烯可以被作为原料，加工成多种材料，如碳纳米管，球形富勒烯等

1。2  石墨烯的缺陷

尽管石墨烯有着出众的电学性能和广阔的工业空间，但是大批量的制备仍然是没有被攻克的大难题。高效率的生产方式直到今天依然没有被发现。机械剥离法虽然能够获得石墨烯，但是效率极低，量产化极不现实。而其他的量产化方法直接导致了质量的下降。如液相剥离法：寻找相似的含碳材料，把材料放入液体里，这种液体的选取是有要求的，其表面张力必须要足够高。接下来，我们将使用超声去轰炸这个材料，这样可以轰出石墨烯小片片；还有化学气相沉积法：我们寻找一种含碳的气体，想办法让它在某个表面上冷凝，一般来说我们可以使用铜。一段时间之后，就会有石墨烯薄层形成的在铜上，想办法剥离，我们就获得了石墨烯；还有一种我们称之为直接生长法，我们拿两种材料，让石墨烯从他们中间生长出来。一般来说我们可以使用硅；另外有化学氧化还原法，我们通过插入某种原子，把石墨一层层分隔开，以取得片状石墨烯，一般来说我们可以使用氧原子。

至于为什么这样量产的石墨烯品质不高呢？举个例子，众所周知，石墨烯的中间是稳定的碳六圆环，但是边界处的情况就不一样了，会有五元环和七元环。就拿化学气相沉积法来说吧，它并是不像我们想象的那样产生完整的石墨烯、以一点上为根基，直接生成一整块。它其实是多个点同时生长产生的。所以说要能确保这齐头并进生长出来的小片都能对接，齐齐地长成一块完整的材料，这是很不现实的。于是，这些可被称之畸形或者缺陷的环，不仅仅分布在材料的外缘部分，在材料的内部也是广泛分布的。他们对材料性质的影响是巨大的。这些不规则的缺陷会成为整块材料结构上的弱点、使材料格外容易破裂，强度直接变差。更重要的是，对于石墨烯这种材料来说，它断裂点不会自我愈合，这点就和其他多晶金属材料有着很大的区别。这种缺陷很可能要一直延续下去。石墨烯这个材料整体的强度和实用性都要大打折扣。