第四百一十六章：轨道杂化-石墨烯带隙问题(第2/5页)
这种轨道重新组合的过程叫杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。
通过杂化轨道理论形成分子时，一般的材料都会存在激发、杂化和轨道重叠等过程。
比如ch4分子的形成过程：碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发。
但这个时候各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道
然后4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个h原子的1s轨道形成4个相同的σ键, 从而形成ch4分子。
由于四个c-h键完全相同, 所以形成的ch4分子为正四面体，键角109o28＇。
而之所以要这样做，好处在于杂化轨道形成的化学键的强度更大，体系的能量更低，可以更进一步的提高材料的稳定性。
这种手段应用在石墨烯单晶晶圆材料上，能极为有效的稳定晶圆的性能，弥补石墨烯材料的缺点。
众所周知，石墨烯材料优点很多，比如在非常薄的情况下具有非常硬的属性，韧性极高，导电性好等等。
因此它的用途极多，也非常广泛。
从光学、电学、力学特性，再到材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面都具有相当广阔的应用前进。
但优异的性能背后自然有着缺点。
除了大规模生产石墨烯非常困难且昂贵外，墨烯与氧气和热量（共同）具有很高的反应性。
由于石墨烯具有良好的导热性能，但其本身并不那么稳定，尽管后面科学家找了使用cvd这种可以生产大量的石墨烯方法。
但是无法在有氧环境中稳定存在是石墨烯巨大的缺点，包括韩元制备成的石墨烯单晶晶圆材料。
如果它在高温下与氧气反应，会导致生成氧化石墨烯，该氧化石墨烯会破坏石墨烯本身的性能，直至失去导电性能。
这对于石墨烯材料来说，可以说是一个致命的缺点了。
毕竟如果使用石墨烯制造成碳基芯片的话，不可能不商业化应用。
而商业化应用，你不可能给每一块芯片都配备一个无氧环境或者真空环境。
且不说需要耗费的金钱和资源，就对环境要求度极高的芯片这一块来说，那根本就不实用。
针对这个缺点，各国的专家都在寻找弥补的办法，但迄今为止，依然没有什么稳定有效的弥补方式。
而通过轨道杂化技术，可以有效的弥补这个缺点。
因为杂化后的电子轨道与原来相比在角度分布上更加集中，从而使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大，形成的共价键更加牢固。
这样一来，通过杂化轨道技术处理后的石墨烯材料将不再惧怕有氧和高温的环境。
当然，杂化轨道技术也不是没有缺点的。
首先，在1931年提出轨道杂化理论后，这项理论和技术过来接近一百年依旧没有完全成熟。
尽管目前的杂化轨道技术已经应用到了各种分子化合物上，甚至已经编写到了初高中化学教材中。
但不可否认的是，无论是理论还是技术，都没有形成自己的闭环。
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