下面是对2010年诺贝尔物理奖得主A. K. Geim等在Science上发表的一篇论文的翻译。从中可以看出，虽然该文章似乎没有费太大力气就完成了实验，将研究成果发表在顶级杂志上。可是背后的理论功底和角度的巧妙，值得我们学习。

Nair, R. R., P. Blake, et al. (2008). "Fine structure constant defines visual transparency of graphene." Science 320(5881): 1308

翻译

在凝聚态物理中，只有少数几个物理现象是仅由基本的常数来定义，而与材料的特性参数无关的。例如电阻率量子，h/e² (其中h 是普朗克常数，e是电子的电荷)，出现于各种传输性实验中；又如磁通量子，h/e，在超导物理中扮演重要角色。总体而言，要观察这些现象，往往需要尖端的设备和特殊的测试条件才能实现。在本文中，我们演示了悬浮石墨烯的不透明度仅仅由精细结构常数所定义，即a = e²/ℏc ≈1/137[1]，该参数描述了光与弛豫电子之间的耦合。与材料科学相比，它在传统上与量子电动力学关系更为紧密。尽管只有1层原子的厚度，单层石墨烯的对入射白光的吸收率为2.3%，这一较为显著的数值是石墨烯独特电子结构的结果。

最近，文献（2,3）关于石墨烯中狄拉克费米子的高频电导率G是否应该是一个普适的常数（e²/4ℏ），并与它的直流电导率（4e²/πh）有差别，存在争论。（然而，关于直流电导率的实验与理论推导并不相符）。普适的高频电导率G意味着可观测的参数，例如石墨烯的透光率T和反射率R，也是普适的，由以下公式给出垂直入射时的T≡(1+2πG/c)^(-2)=(1+1/2*πα)^(-2) 和R≡1/4*π^2 *α^2*T。由上式也可以推导出，石墨烯垂直入射时的不透光率(1-T)≈πα（这个公式也可以根据费米的金定律，由计算二维狄拉克费米子对光的吸收来推导出来（5））。因此，石墨烯不透光率仅由基本常数（即精细结构常数[2]）定义。它的本质是因为石墨烯的二维且无带隙电子能谱的结构决定的，而与电荷载流子的手性无直接关系。

我们利用特殊的方法，在一个金属框架中，制备了一个亚毫米的悬浮石墨烯晶体。这使得观察石墨烯的光学性质成为可能，而之前，直接观测石墨烯的光学性质是不可能的（6）。图1A显示了我们制作的样品在白光照射下的透射照片。在本例中，我们选择了一个光阑，它的一部分被悬浮的石墨烯覆盖，而另一部分则没有石墨烯，这样，不同的覆盖区域的透光率可以进行对比。对透射图像的线性扫描可以定性的给出不同厚度石墨烯的透光率的差异。更进一步的测试表明石墨烯的不透明度为2.3%，而反射率几乎可以忽略，而光谱透射实验显示不透光率与波长无关（图1B）。不透明度随着石墨烯的厚度增加而增加，每层石墨烯增加2.3%的不透光率。我们的实验也产生一个在可见光范围内的普适的动态电导率G=（1.01±0.04）e²/4ℏ，这一结果与理想狄拉克费米子的理论相符。

这一实验与理论的相互验证是突破性的，因为之前认为普适性仅对低能量（E<1eV）的情况适用，在此之外石墨烯的电子能谱将发生重叠和非线性，从而导致狄拉克费米子近似理论的坍塌。然而，我们的计算表明即使在可见光区域，对电子能谱的修正也令人惊讶的小。因为这些修正，（通过这种方法）实现测量学精度的a的测定是困难的，而精细结构常数能直观的用裸眼视力进行评估，这本身就是不寻常的。

图1 单原子层厚度的透视照片。（A）50微米光阑的透视照片，在上面，覆盖了单层和双层的悬浮石墨烯部分；沿黄线的光强度扫描曲线叠加的显示于照片之上。右上角的插图显示了测试样品的设计，在20微米厚的金属层上，分别开了20、30和50微米的光阑，石墨烯薄层被放置于上。（B）单层石墨烯的透射谱。在λ<500nm时，透射率稍微较小的原因可能是因为碳氢物的污染。红线是狄拉克费米子的理论计算曲线，绿线是考虑了石墨烯的非线性和三角重叠后的曲线，灰色区域显示了测试的标准偏差。右下角的插图显示了透光率和石墨烯层数的关系，每增加一层石墨烯，透光率下降 。

评论：

         本文的意义在于以下几个方面：

(1).     利用石墨烯构建了一个简单的器件，非常简易的完成了精细结构常数的测定。之前的测试需要非常复杂的测试设备。

(2).     提出了一种大面积悬浮石墨烯（>50um）的制备方法，之前的制备方法仅能实现约几微米的悬浮石墨烯。这对开展石墨烯实验具有重要意义。