日本測量儀器廠商安立公司通過週期性地設置六角形孔洞，成功地將碳原子呈蜂窩狀排列的「石墨烯」加工成了網狀結構，大幅提高了材料的熱導率。此次發現有可能推動開發防止全球變暖的熱控制技術，以及積體電路等。
石墨烯模型：綠色和黑色球體分別表示碳原子呈蜂窩狀連接排布
石墨烯是於2010年諾貝爾物理學獎相關研究中獲獎的材料，是一種由碳原子以蜂窩狀規則排列形成的片狀物質。其厚度僅相當於一個碳原子，也被稱為世界上最薄的材料。利用這些特性的電子設備以及熱放射材料應用前景備受期待。然而，現有技術存在難以控制熱量傳導路徑的缺點。
安立公司於2020年設立了先進技術研究所，致力於石墨烯在奈米尺度（奈米為十億分之一）上的加工研究。該研究所的室長松井朋裕（物理學專業）從大學轉職進入研究所工作。松井室長等人對石墨烯進行加工，並測量了其特性。此外，為實現產品化應用，還探索了以何種結構形態最適合實際應用的實驗。
將石墨烯層狀堆疊的石墨模型。石墨也被稱為graphite，被用於製作鉛筆
研究團隊最初將石墨烯加工成帶狀結構，結果發現其連接部位容易出現下垂變形。熱導率測試也顯示，帶狀結構的寬度越窄，熱量越難傳導。這一結果符合傳統物理規律。
將石墨烯加工成網狀後，熱導率得到提升（供圖：安立公司）
其後，研究團隊決定在石墨烯上週期性地設置了六角形孔洞，將其加工成網狀結構。通過網狀化處理，使石墨烯晶體結構的邊緣呈鋸齒狀。對這種結構的熱導率進行測量後，獲得了極高的數值。
此前已有研究證實，在接近零下273攝氏度的極低溫環境下，採用週期性開孔結構的矽薄膜，其熱導率會有所提高。通過此次加工，研究團隊成功使石墨烯在常溫、常壓條件下也獲得了較高的熱導率。同時還發現，與帶狀結構相比，網狀結構具有相對更高的強度。
松井室長表示：「例如，在應對全球變暖方面，除了通過控制溫室氣體等措施從源頭遏制全球變暖之外，從熱能中提取能源、控制熱流動等方式也是必要的。此次的成果或許能夠在後者方面發揮作用。」
相關研究成果已發表在英國科學期刊《2D Materials》電子版的3月24日刊上，安立公司於同月30日公佈了這一成果。
日文：JST Science Portal 編輯部
中文：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：2D Materials
論文：Unconventional thermal conductivity of suspended zigzag graphene nanomesh
DOI：doi.org/10.1088/2053-1583/ae525a
