克里斯·霍华德，《对话》 磷烯纳米带
学分:奥利弗·佩顿/布里斯托大学，作者提供 一些最著名的科学发现是偶然发生的
从特氟隆和微波炉到青霉素，试图解决问题的科学家有时会发现意想不到的东西
这正是我们创造磷烯纳米带的方式——一种由宇宙的基本构件之一制成的材料，但这有可能带来一系列技术的革命
我们一直试图将磷晶体层分离成二维薄片
取而代之的是，我们的技术创造了微小的、类似塔利亚特尔的带状物，只有一个原子厚，只有100个左右的原子宽，但长达100，000个原子
在宣布我们的发现之前，我们花了三年时间完善生产过程
二维带具有许多显著的特性
它们的长宽比类似于横跨金门大桥的电缆
它们均匀得令人难以置信，但是可操作的宽度使得它们的属性，比如它们是否导电以及如何导电，可以被微调
它们还非常灵活，这意味着它们可以完美地跟随任何表面的轮廓，甚至可以扭曲
变革潜力 超过100篇科学论文预测了这些纳米带的变革潜力，如果有可能创造它们，跨越一系列技术——有些甚至比我们在《自然》杂志上发表的发现早了五年
一个原子厚的奇妙丝带缠绕在碳网格上
信用:米奇瓦特/UCL，作者提供 也许其中最重要的是在电池技术领域
磷烯纳米带的波纹状结构意味着为电池供电的带电离子很快会比目前可能的速度快1000倍
这将意味着充电时间显著减少，同时容量增加约50%
这种性能的提高将为电动汽车和飞机行业提供巨大的推动力，并使我们能够更好地利用可再生能源，消除对化石燃料的依赖，即使是在灰色、平静的日子里
这也意味着在未来，电池可以使用钠离子代替锂离子
已知的锂储量可能无法满足电池需求的巨大增长，而且提取锂对环境有害
相比之下，钠含量丰富且便宜
电子领域也应该感谢纳米带
摩尔定律观察到计算机处理能力每两年翻一番，但是随着材料物理极限的快速接近，这一速度有放缓的危险
使用像我们这样的“二维”材料可以重新定义这些限制，允许我们制造更小更快的设备
这些丝带可以解决这一领域的另一个主要障碍——如何在连接处电连接纳米材料而不产生大的电阻(从而造成能量损失)
几层厚的亚磷纳米带可以无缝地分裂成不同高度和电性能的条带，绕过通常的连接工程要求
由于这一点，高效太阳能电池现在可能更接近于进入现实
一个厚的磷丝带分裂成两个更薄的丝带
学分:弗雷迪·拉塞尔-帕维尔/布里斯托大学，作者提供 磷烯纳米带的柔性和热电特性意味着它们也可以嵌入到可穿戴织物中，用于将废热转化为有用的电能
例如，我们很快就能看到热电t恤，它可以作为心脏和血糖水平的监测器，全部由体温单独提供能量
这项技术可以释放氢作为高效低碳燃料的潜力
这种气体在水中含量丰富，提取时只会产生氧气作为副产品
然而，科学家们至今仍未找到一种廉价的方法
水分子可以通过一种叫做光催化的过程分解，但是这种方法需要一种能吸收大量光的材料，并且这种材料的能量特性与水很好地匹配
据预测，纳米带恰好具有这些品质，并且具有高表面积，可以最大限度地与水接触，这使得它成为破解制氢难题的一个有前途的候选材料
令人鼓舞的是，磷烯纳米带已经走过了商业化道路上的主要障碍
对于大多数新材料来说，找到一种像我们这样的可扩展的生产方法需要数年的时间，而且有些永远也看不到曙光
此外，磷是地壳中相对丰富且容易提取的物质
由于我们的色带已经是在液体中形成的，油墨或涂料可以很容易地生产出来，用低成本的方法，如喷涂或喷墨印刷，大规模地操作它们
然而，生产这些丝带只是上述技术革命的第一步
现在需要进行大量的研究来测试理论预测，并研究这些带的特性在多大程度上可以为特定的应用而定制
特氟隆、锂电池和velcro 20多年的历程告诉我们，从发现到使用的道路可能会很漫长
但是随着社会越来越远离化石燃料，我们预计这条道路很快就会畅通无阻
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