電子運(yùn)輸

石墨烯在發(fā)現(xiàn)石墨烯以前，大多數(shù)（如果不是所有的話）物理學(xué)家認(rèn)為，熱力學(xué)漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了凝聚態(tài)物理界。雖然理論和實(shí)驗(yàn)界都認(rèn)為完美的二維結(jié)構(gòu)無(wú)法在非零度穩(wěn)定存在，但是單層石墨烯在實(shí)驗(yàn)中被制備出來(lái)。這些可能歸結(jié)于石墨烯在納米級(jí)別上的微觀扭曲。

石墨烯還表現(xiàn)出了異常的整數(shù)量子霍爾行為。其霍爾電導(dǎo)=2e2/h,6e2/h,10e2/h.... 為量子電導(dǎo)的奇數(shù)倍，且可以在室溫下觀測(cè)到。這個(gè)行為已被科學(xué)家解釋為“電子在石墨烯里遵守相對(duì)論量子力學(xué)，沒有靜質(zhì)量”。

導(dǎo)電導(dǎo)熱特性

石墨烯結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，研究者仍未發(fā)現(xiàn)石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌，當(dāng)施加外部機(jī)械力時(shí)，碳原子面就彎曲變形，從而使碳原子不必重新排列來(lái)適應(yīng)外力，也就保持了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有的導(dǎo)電性。石墨烯中的電子在軌道中移動(dòng)時(shí)，不會(huì)因晶格缺陷或引入外來(lái)原子而發(fā)生散射。由于原子間作用力十分強(qiáng)，在常溫下，即使周圍碳原子發(fā)生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。

石墨烯的特性是其中電子的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了光速的1/300，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了電子在一般導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)速度。這使得石墨烯中的電子，或更準(zhǔn)確地，應(yīng)稱為“載荷子”(electric charge carrier)，的性質(zhì)和相對(duì)論性的中微子非常相似。

石墨烯有相當(dāng)?shù)牟煌该鞫龋嚎梢晕沾蠹s2.3%的可見光。而這也是石墨烯中載荷子相對(duì)論性的體現(xiàn)。

加州大學(xué)河濱分校（UCRiverside）的Alexlander Balandin教授及其研究小組成員應(yīng)用拉曼光譜偏移測(cè)量手段，測(cè)得懸空的單層石墨烯在室溫下可擁有 4840 W/mK 的高熱導(dǎo)率。石墨烯的高熱導(dǎo)率特性也進(jìn)一步支持石墨烯作為新電子器件材料的應(yīng)用前景。

機(jī)械特性

石墨烯是人類已知強(qiáng)度高的物質(zhì)，比鉆石還堅(jiān)硬，強(qiáng)度比世界上的鋼鐵還要高上100倍。哥倫比亞大學(xué)的物理學(xué)家對(duì)石墨烯的機(jī)械特性進(jìn)行了全面的研究。在試驗(yàn)過(guò)程中，他們選取了一些直徑在10—20微米的石墨烯微粒作為研究對(duì)象。研究人員先是把這些石墨烯樣品放在了一個(gè)表面被鉆有小孔的晶體薄板上，這些孔的直徑在1—1.5微米之間。之后，他們用金剛石制成的探針對(duì)這些放置在小孔上的石墨烯施加壓力，以測(cè)試它們的承受能力。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在石墨烯樣品微粒開始碎裂前，它們每100納米距離上可承受的壓力居然達(dá)到了大約2.9微牛。據(jù)科學(xué)家們測(cè)算，這一結(jié)果相當(dāng)于要施加55牛頓的壓力才能使1微米長(zhǎng)的石墨烯斷裂。如果物理學(xué)家們能制取出厚度相當(dāng)于普通食品塑料包裝袋的（厚度約100納米）石墨烯，那么需要施加差不多兩萬(wàn)牛的壓力才能將其扯斷。換句話說(shuō)，如果用石墨烯制成包裝袋，那么它會(huì)能承受大約兩噸重的物品。

電子的相互作用

利用世界上Z強(qiáng)大的人造輻射源，美國(guó)加州大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)和勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了石墨烯特性新秘密：石墨烯中電子間以及電子與蜂窩狀柵格間均存在著強(qiáng)烈的相互作用。

科學(xué)家借助了美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的“先進(jìn)光源（ALS）”電子同步加速器。這個(gè)加速器產(chǎn)生的光輻射亮度相當(dāng)于醫(yī)學(xué)上X射線強(qiáng)度的1億倍。科學(xué)家利用這一強(qiáng)光源觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，石墨烯中的電子不僅與蜂巢晶格之間相互作用強(qiáng)烈，而且電子和電子之間也有很強(qiáng)的相互作用。

化學(xué)性質(zhì)

關(guān)于石墨烯化學(xué)知道的是：類似石墨表面，石墨烯可以吸附和脫附各種原子和分子。從表面化學(xué)的角度來(lái)看，石墨烯的性質(zhì)類似于石墨，可利用石墨來(lái)推測(cè)石墨烯的性質(zhì)。石墨烯化學(xué)可能有許多潛在的應(yīng)用，然而要石墨烯的化學(xué)性質(zhì)得到廣泛關(guān)注有一個(gè)不得不克服的障礙：缺乏適用于傳統(tǒng)化學(xué)方法的樣品。這一點(diǎn)未得到解決，研究石墨烯化學(xué)會(huì)面臨重重困難。

記憶效應(yīng)

質(zhì)譜測(cè)定中的記憶效應(yīng)表現(xiàn)為一次涂樣測(cè)定的結(jié)果受到殘存在離子源內(nèi)測(cè)定過(guò)的同種樣品的影響，當(dāng)前后樣品的待測(cè)同位素豐度相差越大時(shí)，記憶效應(yīng)帶來(lái)的影響也越大。在熱電離質(zhì)譜測(cè)定中，記憶效應(yīng)主要由石墨烯表面吸附和樣品沉積兩種因素引起。有些活性強(qiáng)的化合物的蒸氣與離子源內(nèi)表面接觸時(shí)會(huì)被吸附，吸附量的多少除了與化合物的性質(zhì)有關(guān)外，還與離子源內(nèi)表面的材料及光潔度有關(guān)。

當(dāng)長(zhǎng)期工作以后，樣品蒸氣在離子源內(nèi)表面的沉積會(huì)越來(lái)越多，特別是在源的出口縫及離子光學(xué)透鏡的狹縫處，如果在高溫下工作，沉積在離子源內(nèi)表面的樣品會(huì)受熱再次蒸發(fā)而被電離，影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外一種情況，雖然測(cè)定的元素與離子源已沉積的元素不一樣，但它們是同質(zhì)異位素，這樣離子源內(nèi)表面的沉積也會(huì)對(duì)測(cè)定結(jié)果帶來(lái)影響。記憶效應(yīng)的強(qiáng)弱與所采用的樣品化合物的形式有關(guān)，如進(jìn)行鋰同位素測(cè)定時(shí)，采用不同鋰化合物凃樣，定量測(cè)定的記憶的鋰量相差很大，其中以LiF的記憶效應(yīng)Z強(qiáng)。