グラフェン, 酸化グラフェン(GOs)

　グラフェンはナノカーボン材料に分類される2次元シート状の物質であり，sp2炭素による六員環で敷き詰められた構造をしています。グラフェン同士がファンデルワールス力で結合したものがグラファイトであるため，グラフェンの存在は古くから知られていました。しかしながら，グラファイトから1枚のグラフェンシートを綺麗に取り出す方法が確立していなかったため，近年までその詳細な物性は明らかにされていませんでした。2004年，ガイム，ノボセロフらは，高配向性の無水グラファイト（Highly Oriented Pyrolytic Graphite, HOPG）の表面を粘着テープで剥離し，剥離したものを基板の上に貼り付けるという単純な方法でグラフェンの薄片を取り出すことに成功しました。この報告以降¹⁾，グラフェンの電子物性，機械的物性，化学的性質に驚異的な特徴があることが判明し，世界中でグラフェンの研究が盛んに行われています。ガイム，ノボセロフはグラフェンの研究功績により，2010年にノーベル物理学賞を受賞しています。
　グラフェンの最も注目すべき点は，その電気的性質にあると言えます。グラフェン中の電子の移動度はシリコンの100倍で²⁾，非常に高速・低消費電力のトランジスタが実現できると示唆され，グラフェンはLSI（大規模集積回路）の次世代チャネル材料として期待されています。さらに，グラフェンは鉄の100倍の強度を持ち，銅をはるかに凌駕する電流密度耐性を持っており，大電流を流せる電気配線にも利用できると考えられます³⁾。 グラフェン内の電子は，ニュートリノと同じく質量がないディラックフェルミ粒子として振る舞い⁴⁾，室温でも量子ホール効果を示すなど物理的に興味深い性質があります⁵⁾。また，グラフェンはスピン軌道相互作用が小さく，炭素の核磁気モーメントが無視できることからスピントロニクスの理想的な材料と考えられています。磁石の機能をもつ材料（強磁性体）と融合することで，電子のスピンを利用した新しい情報処理素子（スピントロニクス素子）の研究開発も盛んになっています⁶⁾。