當(dāng)1930年, 3M科學(xué)家將普通膠帶和杜邦的不透水玻璃紙結(jié)合製作出了一種清潔，廉價(jià)的粘合設(shè)備——透明膠帶時(shí)，美國正處於經(jīng)濟(jì)大蕭條，這款產(chǎn)品非常適合用於節(jié)省人口和節(jié)省人力 - 這是一項(xiàng)非凡的進(jìn)步。透明膠帶可用於修補(bǔ)各種材料的裂痕，音樂家使用透明膠帶修補(bǔ)撕裂的樂譜; 婦女，修理破損的指甲; 會(huì)計(jì)師，恢復(fù)撕毀帳簿; 和銀行，修復(fù)撕毀的貨幣。
今天，我們大多數(shù)人把這種極其耐用和有用的產(chǎn)品視為理所當(dāng)然。但正是這種隨處可見的日用品讓材料科學(xué)家們?cè)俅螌?shí)現(xiàn)新的突破，開創(chuàng)了化學(xué)和材料製造領(lǐng)域的下一次復(fù)興：提取石墨烯，這是第一個(gè)二維材料。
在2004年曼徹斯特大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)星期五下午，科學(xué)家Andre Geim和Kostya Novoselov在調(diào)查碳石墨的電性能。兩位物理學(xué)家突然異想天開，他們決定測(cè)試是否可以通過用透明膠帶剝下一層來獲得更薄的石墨片。（他們看到其他研究人員使用膠帶清潔石墨，然後將其放在顯微鏡下。）
在第一次通過時(shí)，Geim和Novoselov脫離了數(shù)百層碳而不干擾其底層結(jié)構(gòu)。有趣的是，他們用更多的磁帶重複這個(gè)過程。不久之後，他們將石墨剝離回其最薄的可能排列：由單個(gè)原子組成的層。這裡有一個(gè)非常簡(jiǎn)短的材料，一種鉛筆薄材料，它可以被描述為二維的，這是科學(xué)家多年來一直追逐的令人驚歎的難以捉摸的概念，這就是石墨烯。這是在透明膠帶的幫助於實(shí)現(xiàn)的突破。
經(jīng)過10多年的學(xué)術(shù)研究和開發(fā)，這一奇異的突破正在產(chǎn)生大量的新材料，這些新材料在石墨烯碳族和其他2D分子中都不可能很薄且不可能很強(qiáng)。石墨烯適用於廣泛的納米材料，涵蓋厚達(dá)100納米的產(chǎn)品。石墨烯具有獨(dú)特的特性，可以實(shí)現(xiàn)奇跡。隨著碳原子排列在緊密堆積的蜂窩狀晶格中，石墨烯比鋼更堅(jiān)韌，並且比橡膠帶更柔韌。它傳導(dǎo)熱量和電力，它透明，幾乎沒有重量，不透氣，甚至是細(xì)菌。
石墨烯只是世界各地?cái)?shù)以千計(jì)的學(xué)術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室正在研究的許多納米材料之一。在他們開發(fā)和研究的分子大小的世界裡，更多的材料正在出現(xiàn)，與以前已知的材料相比，這些材料不僅看起來不同，而且作用和反應(yīng)也不同，他們可以解決人類最棘手的問題?？赡苄园稍偕茉春蜏p少污染方面的突破; 治療疾病和先天性疾病; 在電腦，感測(cè)器和機(jī)器人技術(shù)方面; 在製造業(yè); 以及新的服裝和包裝形式。
最有希望的後石墨烯納米材料之一是過渡金屬硫?qū)倩衔?，這包括，二硫化鎢、二硫化鉬、二硒化鎢和二硒化鉬。在普通形式中，二硫化鎢或二硫化鉬是一種常見的潤滑劑，用於航空航太發(fā)動(dòng)機(jī)的潤滑及尼龍、特氟龍的組件。當(dāng)這些元素像石墨烯一樣減薄到單層形態(tài)時(shí)，它們爆發(fā)出前所未有的應(yīng)用潛能，它們是驚人的強(qiáng)大的半導(dǎo)體新材料，它可以將微小的光量轉(zhuǎn)化為光伏能量，可用於太陽能電池陣列、光纖網(wǎng)路、氫能源轉(zhuǎn)換及電腦和電信元件。
世界每年都有數(shù)百篇關(guān)於二維材料的研究論文被科學(xué)家發(fā)表，以描述一系列領(lǐng)域的納米材料實(shí)驗(yàn)。例如，在製造業(yè)中，有科學(xué)家嘗試用石墨烯制出密度是鋼的5％，但是強(qiáng)度是鋼10倍，並且可以在3D印表機(jī)中加工的飛機(jī)機(jī)體；在過去的五十年裡，電腦技術(shù)的每一項(xiàng)進(jìn)步都源自於元件和晶片的小型化以及隨之而來的性能改進(jìn)，有科學(xué)家嘗試用二硒化鎢制出可以比現(xiàn)有市場(chǎng)產(chǎn)品快100倍的存放裝置或快10000倍的處理器公司晶片材料。此外，二硫化鎢也被應(yīng)用未來光醫(yī)療，有科學(xué)家使用納米材料標(biāo)記患者體內(nèi)的腫瘤細(xì)胞，記錄細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)之間幾乎不可感知的電資訊，揭示微小的突變和功能障礙，包括腫瘤生長(zhǎng)的開始階段，將分子藥物直接遞送至靶細(xì)胞。
儘管迄今為止已經(jīng)有十幾個(gè)二維粒子被分離出來，但石墨烯仍然是唯一經(jīng)常被用於商業(yè)應(yīng)用的粒子。在未來三到五年內(nèi)，科學(xué)家們頻繁地推出新的創(chuàng)新技術(shù)，同時(shí)積累關(guān)於這些奇跡材料如何運(yùn)作的知識(shí)。總之，二維材料世界仍有著許多未知的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們認(rèn)為二維材料將徹底改變推動(dòng)或改變?nèi)祟惪茖W(xué)的發(fā)展進(jìn)程，比現(xiàn)有的房地產(chǎn)業(yè)擁有更大的產(chǎn)業(yè)價(jià)值，二維材料將帶動(dòng)真正的科技革命。
