日本测量仪器厂商安立公司通过周期性地设置六角形孔洞，成功地将碳原子呈蜂窝状排列的“石墨烯”加工成了网状结构，大幅提高了材料的热导率。此次发现有可能推动开发防止全球变暖的热控制技术，以及集成电路等。
石墨烯模型：绿色和黑色球体分别表示碳原子呈蜂窝状连接排布
石墨烯是于2010年诺贝尔物理学奖相关研究中获奖的材料，是一种由碳原子以蜂窝状规则排列形成的片状物质。其厚度仅相当于一个碳原子，也被称为世界上最薄的材料。利用这些特性的电子设备以及散热材料应用前景备受期待。然而，现有技术存在难以控制热量传导路径的缺点。
安立公司于2020年设立了先进技术研究所，致力于石墨烯在纳米尺度（纳米为十亿分之一）上的加工研究。该研究所的室长松井朋裕（物理学专业）从大学转职进入研究所工作。松井室长等人对石墨烯进行加工，并测量了其特性。此外，为实现产品化应用，还探索了以何种结构形态最适合实际应用的实验。
将石墨烯层状堆叠的石墨模型。石墨也被称为graphite，被用于制作铅笔
研究团队最初将石墨烯加工成带状结构，结果发现其连接部位容易出现下垂变形。热导率测试也显示，带状结构的宽度越窄，热量越难传导。这一结果符合传统物理规律。
将石墨烯加工成网状后，热导率得到提升（供图：安立公司）
其后，研究团队决定在石墨烯上周期性地设置了六角形孔洞，将其加工成网状结构。通过网状化处理，使石墨烯晶体结构的边缘呈锯齿状。对这种结构的热导率进行测量后，获得了极高的数值。
此前已有研究证实，在接近零下273摄氏度的极低温环境下，采用周期性开孔结构的硅薄膜，其热导率会有所提高。通过此次加工，研究团队成功使石墨烯在常温、常压条件下也获得了较高的热导率。同时还发现，与带状结构相比，网状结构具有相对更高的强度。
松井室长表示：“例如，在应对全球变暖方面，除了通过控制温室气体等措施从源头遏制全球变暖之外，从热能中提取能源、控制热流动等方式也是必要的。此次的成果或许能够在后者方面发挥作用。”
相关研究成果已发表在英国科学期刊《2D Materials》电子版的3月24日刊上，安立公司于同月30日公布了这一成果。
日文：JST Science Portal 编辑部
中文：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：2D Materials
论文：Unconventional thermal conductivity of suspended zigzag graphene nanomesh
DOI：doi.org/10.1088/2053-1583/ae525a
