2010-07-11 03:03:08 来自: (猴戏莲叶间)

配图的原文在这里
节选如下


第三季14集，Sheldon一开始搞不明白“为什么Graphene（石墨烯）里电子没有质量”。然后废了半天劲，终于在结尾“恍然大悟”：不能把电子当成粒子看待，它们在石墨烯里是以波状运动的！

大家都知道，碳元素有两个主要的晶体构型，一种是钻石结构，一种是石墨结构。石墨是层状的，石墨烯，也就是石墨里面的单独一层。可以想见，这个只有一层碳原子的材料是多么的脆弱，所以才在04年{dy}次由曼彻斯特大学A. Geim领导的研究小组成功分离，并且做成了器件，测量了一些基本的物理性质，文章发表在Science。自从石墨烯被成功分离，吸引了无数物理学家，电子工程师，化学家，生物学家的xx，是目前固体材料界最火的研究方向之一。

石墨烯新奇的地方之一在于它的能带结构（左图中黄色的那一坨）在接近狄拉克点（黄色的那坨中红线的顶点）附近是线性的，所以二阶微分是零，导致电子的有效质量为零。我仔细听了一下原声，Sheldon说的的确是“质量”而不是“有效质量”，这两个概念有关联，但含义xx不同，Sheldon不应该搞错。

这个零有效质量是怎么来的呢？这是由石墨烯的晶体结构决定的，看上图那个六角形的网格，就是石墨烯的晶体结构，每个网格节点处都安放一个碳原子，用能带理论算一下就得到了这个结果。

能带论是量子力学建立之后，用来解决固体内部电子运动的理论，所以在任何晶体里，电子都是以波的形式处理的，可偏偏石墨烯里的电子有效质量为零。Sheldon{zh1}恍然大悟出来的道理根本无关宏旨，不是这个问题的合理答案。这个莫名其妙的顿悟，显然是因为编剧并不了解固体物理造成的，不过能把这么前沿的科研热点编进肥皂剧，也算是难得。

{zh1}表个态，说归说，还是希望Sheldon能赢下Emmy奖！