资料卡片：碳单质的研究进展
20世纪90年代初，一些以新的形态存在的碳单质又相继被发现， 如碳纳米管。碳纳米管的直径一般在几纳米(符号为nm，1 nm = 10▲－9 m)到几十纳米之间， 它独特的结构和性质受到人们的广泛关注。 碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、导电性好等特点， 在材料、催化、信息等诸多领域中具有重要的应用前景。
2004年，科学家成功地从石墨中分离出 单层的石墨片（有人称为石墨烯）， 证实它在室温下可以单独稳定存在（过去一直认为这是不可能的）， 这是 目前世界上人工制得的最薄的材料——厚度与一个碳原子直径相当，仅为0.335 nm。 这一成果震惊了科学界，相关科学家获得2010年诺贝尔物理学奖。 这种单层石墨片 优异的导电、导热性和其他奇特性质正激励着科学家们不断去探索。 可以相信，随着科学技术的发展，碳单质的用途将不断扩大。

化学·技术·社会 人造金刚石和金刚石薄膜
几百年前，人们不知道金刚石是由什么组成的。一个偶然的机会， 科学家拿着放大镜，在阳光下研究金刚石的折光性质。当太阳光被放大镜聚焦成一点照到金刚石时，金刚石消失了。 人们经过分析，认为金刚石可能被烧掉了。化学家把金刚石放在充满氧气的密闭容器里， 使金刚石在容器里燃烧。燃烧后，测定容器里的生成物，发现竟然是二氧化碳。 进一步测定二氧化碳里所含碳的质量，恰好等于燃烧前后金刚石所减少的质量。 这样，人们就断定，金刚石是由碳元素组成的单质。
由于天然金刚石资源稀少，价格昂贵，难以满足需求。 在知道金刚石的组成和结构后，人们就设法制造金刚石。 早在20世纪30年代就已经有了生产人造金刚石的工厂，所用的原料是石墨，这个转化需要高温高压和催化剂。 遗憾的是，这样做成的人造金刚石虽然和天然金刚石硬度相当，但是透明度和外形都达不到天然金刚石的水平。 此外，这种高温高压合成技术，一般只能合成小颗粒的金刚石， 而在大颗粒的金刚石合成方面则有相当大的困难（所以大颗粒的天然金刚石仍然价格昂贵）。
20世纪80年代，人们发现人造金刚石在半导体制造行业具有广泛的应用前景。 因为计算机芯片的基体材料——硅的导热性不好，这成为进一步提高芯片性能时的难题。 而金刚石在导热性方面远远超过硅（甚至超过铜和银），于是它成了芯片基体材料的最佳选择。 正是这种需求推动了人造金刚石的研究。
以石墨为原料合成金刚石需要高温、高压和催化剂，这种合成方法存在生产成本昂贵、设备要求苛刻等问题， 因而化学家探索用其他含碳物质来制造金刚石， 最终在较低的温度和压力下用甲烷（CH4）等为原料制成了金刚石薄膜。
金刚石薄膜在低温、低压下研制成功，大大降低了金刚石的生产成本， 同时金刚石薄膜的品质逐渐赶上甚至在某些方面超过天然金刚石，这使得金刚石薄膜在许多领域获得广泛的应用。 例如，将金刚石薄膜直接沉积在刀具表面，能极大地延长刀具的使用寿命； 金刚石薄膜透光性能好，又是超硬保护膜，可广泛用作光学窗口和透镜的涂层等。 更为重要的是，在解决超大规模集成电路芯片的散热这一技术难题方面，金刚石薄膜是理想的材料。 如果这一技术获得成功，计算机会因此体积变得更小、速度更快，我们期待着这一天早日到来。