英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆（Andre Geim）有一个癖好，他喜欢在周五下午召集实验室同仁，询问众人的奇思妙想。于是有人提议，能否将青蛙悬浮起来？不久，安德烈·盖姆通过磁悬浮技术克服重力作用，让一只青蛙悬浮在半空中，并推论使用类似的方法可以让人克服重力作用漂浮起来，凭此在2000年获得“搞笑诺贝尔奖”物理学奖（又称伊格诺贝尔奖）。

有趣的是，2004年，盖姆和同事诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）通过“撕胶带”的方式获得了单层石墨结构，即使用普通胶带用纯石墨剥离石墨烯层，直到只剩下一层石墨烯。在将胶带组件溶解在丙酮中并干燥后，就可以在显微镜下观察到石墨烯——这种二维材料薄到了任何材料能达到的极限，只有一个原子厚；2010年，两人因“利用胶带成功地从石墨中剥离出石墨烯”而获得了真正的诺贝尔物理学奖！

作为首个被发现的二维材料，厚度仅0.335纳米的石墨烯，被认为是最具潜力的半导体替代材料，拥有极其优异的物理性质，如高强度、高导电性、高导热性等，科学界期望利用它制备新一代的半导体器件，是下一代“碳基半导体”强有力的候选人。之前IBM一项研究表明，相比硅基芯片，石墨烯芯片在性能和功耗方面预期将有较大提升。比如，硅基芯片制程从7纳米推进至5纳米，芯片速度将有20%的提升；而7纳米制程的石墨烯芯片相比7纳米制程的硅基芯片，速度提升高达300%——前提是能够在石墨烯的能带里打开一个“空隙”。

但很可惜，石墨烯天然是一个半金属的材料，它的能带中没有空隙（半导体的能带都会有这样一个“空隙”，或者学名叫“带隙”），无法达到理想半导体电流关闭的状态，难以被制成像晶体管一样的电子开关元件。因此，尽管盖姆团队制备出了石墨烯，但他仍然在2007年的一篇关于石墨烯的评论文章中流露出悲观情绪。他在当时提出，就学术研究而言，这些材料（用来制作逻辑电路的道路）基本上都是“死的”，因为我们几乎已经了解了其所有特性。的确如此。石墨烯诞生后的很长一段时间里，都未能在半导体领域找到“用武之地”。甚至连二维材料也是如此，最大的进步就是发现了越来越多的材料种类，仅此而已。

直到20年后——2024年，中国天津大学和美国佐治亚理工学院科研人员组成的研究团队，使用特殊熔炉在碳化硅晶圆上的生长方法，取得重大突破，生产出了外延半导体石墨烯单层。研究发现，如果制造得当，外延石墨烯会与碳化硅发生化学键合，并表现出半导体特性，这成功攻克了长期以来阻碍石墨烯电子学发展的关键技术难题，打开了石墨烯带隙，实现了从“0”到“1”的突破。相关论文发表在《Nature》上。所以，石墨烯也就有了“新生”。