本书是《石墨烯手册》第2卷着力于物理、化学和生物领域的特定主题，尝试概述多个不同研究方向上的国际最新进展。
   石墨烯名义上是半金属，实际上如第2、3和11章所述，其电子特性和结构通常会被修饰而改变。这些变化可能是由于拓扑缺陷（见第1章）、化学吸附（见第7章）、孤立的空位（见第12章）、应变（见第8章）或受限的几何形状/纳米粒子（见第5章）引起的。电子与电子的相互作用也可以改变石墨烯的性质，如第4章和第14章所述，它们分别关注费米速度重正化和光学响应以及极端量子极限中的磁传输。此外，通常需要将石墨烯或其他二维结构描述为膜，如第6、9、17和18章所述。如第13章和第19章分别介绍的那样，在可能的应用中，光电器件无疑是最有可能的器件之一。石墨烯还可以承载低损耗的高约束表面等离振子极化子，其性质在第15章和第16章中进行了讨论。最后，在第10章和第20章中介绍了石墨烯在检测生物分子，以及在组织工程和再生医学中的应用。

第1章  石墨烯的拓扑设计
 

1.1  引言
 

1.2  石墨烯机械强度、形貌和韧性的拓扑设计
   

I.2.1  通过晶界调节石墨烯强度
   

1.2.2  石墨烯三维结构的拓扑设计
   

1.2.3  石墨烯增韧的拓扑设计
 

1.3  石墨烯拓扑设计的应用
   

1.3.1  石墨烯拓扑设计薄片引导单壁碳纳米管生长
   

1.3.2  石墨烯拓扑设计在能源领域的应用
   

1.3.3  石墨烯的拓扑设计在多功能材料的应用
   

1.3.4  石墨烯的拓扑设计在生物学上的应用
 

1.4  石墨烯制备的拓扑设计   

1.5  结论和展望
 

参考文献 

第2章  金属氧化物界面上的石墨烯用于改性载体金属化学性质
 

2.1  引言
 

2.2  金属/石墨烯/氧化物模型样本的制备
 

2.3  石墨烯对钴氧化物载体相互作用的影响
   

2.3.1  超高真空条件下的研究
   

2.3.2  气体氛围中的物理化学研究
 

2.4  石墨烯对Ptco氧化物载体相互作用的影响
   

2.4.1  超高真空条件下的研究
   

2.4.2  O2/H2气体氛围中的物理化学研究
   

2.4.3  粉末PtCo/石墨烯/ZnO的制备与测试
 

2.5  石墨烯稳定性
 

2.6  小结
 

参考文献 

第3章  石墨烯的组合结构
 

3.1  基本定义和结论
   

3.1.1  基本参数之间的关系
   

3.1.2  Kekule结构与Clar数和Fries数
   

3.1.3  着色结构
 

3.2  Kekule结构
   

3.2.1  Sachs法
   

3.2.2  Kekule结构给出Clar数和Fries数
   

3.2.3  苯类化合物的Kekule、Fries数和Clar数的两两不相容性
   

3.2.4  掺杂与Kekule结构
 

3.3  内部缺陷
   

3.3.1  内部Kekule结构
   

3.3.2  一般片层
   

3.3.3  集群
 

3.4  曲率
   

3.4.1  曲率与生长
   

3.4.2  崩至
   

3.4.3  曲率6
   

3.4.4  皱褶
   

3.4.5  0曲率簇和平整度
   

3.4.6  曲率和完美Kekule结构
 

参考文献 

第4章  石墨烯中的相互作用电子
 

4.1  引言
 

4.2  模型
   

4.2.1  非交互紧束缚模型
   

4.2.2  平均场理论
 

4.3  数值实现
 

4.4  费米速度重整化
 

4.5  光学响应
 

4.6  Drude质量
 

4.7  石墨烯电导率的精确蒙特卡罗研究
 

4.8  小结
 

参考文献 

第5章  石墨烯纳米带性能的计算测定 

第6章  合成电场对石墨烯非稳态过程的影响 

第7章  单层外延石墨烯与吸附铋原子的相互作用与操控 

第8章  石墨烯的机电性和应变工程 

第9章  石墨烯薄膜的力学响应特性 

第10章  石墨烯及其衍生物作为基质辅助激光解吸电离质谱平台

......

碳，作为有机生命体的骨架元素，见证了人类的历史发展；碳材料和其应用形式的更替，也通常标志着人类进入了新的历史进程。石墨烯这种单原子层二维材料作为碳材料家族最为年轻的成员，自2004年被首次制备以来，一直受到各个领域的广泛关注，成为科研领域的“明星材料”，也被部分研究者认为是有望引发新一轮材料革命的“未来之钥”。经过近20年的发展，人们对石墨烯的基础理论和在诸多领域中的功能应用方面的研究，已经取得了长足进展，相关论文和专利数量已经逐渐走出了爆发式的增长期，开始从对“量”的积累转变为对“质”的追求。回顾这一发展过程会发现，从石墨烯的拓扑结构，到量子反常霍尔效应，再到魔角石墨烯的提出，人们对石墨烯基础理论的研究可以说是深入且扎实的。但对于石墨烯的部分应用研究而言，无论在研究中获得了多么惊人的性能，似乎都难以真正离开实验室而成为实际产品进入市场。这一方面是由于石墨烯批量化制备技术的精度和成本尚未达到某些应用领域的要求；另一方面，尽管石墨烯确实具有优异甚至惊人的理论性能，但受实际条件所限，这些优异的性能在某些领域可能注定难以大放异彩。

我们必须承认的是，石墨烯的概念在一定程度上被滥用了。在过去数年时间内，市面上出现了无数以石墨烯为噱头的商品，石墨烯似乎成了“万能”添加剂，任何商品都可以在掺上石墨烯后身价倍增，却又因为不够成熟的技术而达不到宣传的效果。消费者面对石墨烯产品，从最初的好奇转变为一次又一次的失望，这无疑为石墨烯应用产品的发展带来了负面影响。在科研上也出现了类似的情况，石墨烯几乎曾是所有应用领域的热门材料，产出了无数研究成果和水平或高或低的论文。无论对初涉石墨烯领域的科研工作者，还是对扩展新应用领域的科研工作者而言，这些成果和论文都既是宝藏也是陷阱。

如何分辨这些陷阱和宝藏？石墨烯究竟在哪些领域能够为科技发展带来新的突破？石墨烯如何解决这些领域的痛点以及这些领域的前沿已经发展到了何种地步？针对这些问题，以及目前国内系统全面的石墨烯理论和应用研究相关著作较为缺乏的状况，北京石墨烯技术研究院启动了《石墨烯手册》的翻译工作，旨在为国内广大石墨烯相关领域的工作者扩展思路、指明方向，以期抛砖引玉之效。

《石墨烯手册》根据Wiley出版的Handbook of Graphene翻译而成，共8卷，分别由来自世界各国的石墨烯及相关应用领域的专家撰写，对石墨烯基础理论和在各个领域的应用研究成果进行了全方位的综述，是近年来国际石墨烯前沿研究的集大成之作。《石墨烯手册》按照卷章，依次从石墨烯的生长、合成和功能化；石墨烯的物理、化学和生物学特性研究；石墨烯及相关二维材料的修饰改性和表征手段；石墨烯复合材料的制备及应用；石墨烯在能源、健康、环境、传感器、生物相容材料等领域的应用；石墨烯的规模化制备和表征，以及与石墨烯相关的二维材料的创新和商品化展开每一卷的讨论。与国内其他讨论石墨烯基础理论和应用的图书相比，更加详细全面且具有新意。

《石墨烯手册》的翻译工作历时近一年半，在手册的翻译和出版过程中，得到国防工业出版社编辑的悉心指导和帮助，在此向他们表示感谢！

《石墨烯手册》获得中央军委装备发展部装备科技译著出版基金资助，并入选“十四五”时期国家重点出版物出版专项规划项目。

由于手册内容涉及的领域繁多，译者的水平有限，书中难免有不妥之处，恳请各位读者批评指正！