图1从石墨到石墨烯，石墨烯的结构示意图，被誉为21世纪新材料之王。
碳材料，是大自然赋予我们的重要材料之一，其以丰富的姿态存在于自然各界。在常见的碳材料中，碳水化合物是生命之本，煤和木炭实现了人类最早的取暖和照明工具，石墨变成了我们手中的铅笔和机械设备的润滑工具，二氧化碳在大气中发挥着重要的作用，金刚石满足了人们对于爱和美的向往。当我们不再满足于这些基本特征的时候，这些材料被进一步的研究，并应用于实际生活中。石墨烯，就这样从石墨的片层中脱颖而出了。图2石墨粉末的宏观图片及其分子结构示意图
石墨，是碳元素的一种同素异形体，每一个碳原子周边连接着三个碳原子，并通过共价键结合，形成共价分子，如图2所示。石墨是一种很软的材料，用手指揉搓可以轻松将其捻开，和也就可以理解为什么我们用手在铅笔写过的纸张上蹭一蹭，手上和纸上就都会有大面积的铅笔痕迹。同时石墨具有较好的导电性和导热性，更丰富了这类材料在日常生活中的应用。然而，科学工作者并不满足于仅仅对于石墨块体的研究，随着科学的进步，向更细微精确结构材料的研究是近年来的热点。一些理论认为，将石墨剥离到单原子层的结构，有利于实现其功能的进一步提高。然而，传统物理学家认为，单层的二维材料基本不可能稳定存在于自然界中。因此，上个世纪的科研工作者只是把二维石墨烯材料作为一种理论模型进行基础科学研究，并没有实现一些实质的应用研究。机会永远留给有准备的人，留给敢于天马行空的想象的实践者。年，曼彻斯特大学的两位科研工作者，AndreGeim和KonstantinNovoselov，用我们日常生活中常常会用到的胶带，首次通过机械剥离技术实现了单层石墨烯的制备。当然，两位科学家在此之前尝试了无数方法剥离得到石墨烯，但均未成功，最终创造性的通过胶带完成了这一看似不可能实现的新材料研究。其剥离方法为首先将石墨片粘在胶带上，之后通过将胶带多次对折，利用胶带的粘合作用每次都将石墨层剥离开来，多次剥离后即可得到单层的石墨烯片层。石墨烯片层的剥离成功，证实了该二维结构可以稳定存在于自然界。同时其他制备方法，例如气相沉积法，氧化还原法等。两位科学家在后续的工作中，基于单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应，他们也因此获得年度诺贝尔物理学奖，也被称为胶带撕出来的诺贝尔奖。图3曼彻斯特大学的AndreGeim和KonstantinNovoselov两位科学家以及他们报道的通过胶带的剥离技术实现石墨烯制备（图片来自网络）。