张天蓉，女，科普作家，美国得克萨斯州奥斯汀大学理论物理博士，现住美国芝加哥。研究课题包括广义相对论、黑洞辐射、费曼路径积分、亳微微秒激光、集成电路EDA软件等。发表专业论文三十余篇。2012年开始，出版一系列科普著作，其文风深入浅出，趣味盎然，亦保持科学的严谨性，深得读者喜爱。是第六版《十万个为什么》物理卷参编者之一。已出版科普读物：《蝴蝶效应之谜：走近分形与混沌》《世纪幽灵：走近量子纠缠》《电子，电子！谁来拯救摩尔定律？》《上帝如何设计世界：爱因斯坦的困惑》《数学物理趣谈：从无穷小开始》。

第一讲  背后的故事 

一 何谓石墨烯
 

二 石墨烯之父的随机漫步

三 磁悬浮青蛙和壁虎胶带

四 胶带粘出诺贝尔奖

五兴旺的碳原子家族

第二讲  量子世界

 一 拨开迷雾求本质

二 既是粒子又是波
 

三 量子穿墙术

四 自旋 

五 全同粒子

六 量子纠缠 

七 波函数是什么
 

八 不确定性原理 

九 量子测量和波函数塌缩 

十 概率的本质

第三讲  细观石墨烯 

一 原子和电子云 

二 共价键和杂化轨道

三 首次窥探原子内部

四 显微技术知多少

五 光谱分析法 

六 角分辨光电子能谱学 

七 实验探测石墨烯

第四讲晶格和能带
 

一 结构决定性质 

二 何谓晶体 

三 何谓能带

四 导体、绝缘体、半导体 

五 晶体中的自由电子

六 有效质量和能带图 

七 有效质量的意义

第五讲  能带和方程

一 石墨烯的能带 

二 能带的形成 

三 薛定谔方程

四 狭义相对论

五 狄拉克方程 

六 狄拉克

第六讲 拓扑世界
 

一 橡皮膜上的几何学
 

二 经典霍尔效应
 

三 量子霍尔效应
 

四 石墨烯中的霍尔效应
 

五 “冰糖葫芦”模型
 

六 电子自旋舞
 

七 霍尔效应大家族
 

八 石墨烯和拓扑绝缘体 

第七讲  新型材料
 

一 石墨烯的制备方法
 

二 石墨烯的“近亲”
 

三 石墨烯的衍生物
 

四 超导和石墨烯
 

五 二维材料
 

六 三维石墨烯 

第八讲  应用和前景
 

一 能源材料
 

二 电子器件
 

三 既柔又刚的超薄材料
 

四 轻质的超强材料
 

五 环境净化
 

六 生物医学
 

七 石墨烯和玻璃

石墨烯是近年来备受关注的二维单原子层碳材料，具有很多优异特性，如高导电性、高比表面积、高导热性和优异的机械性能等。本书介绍新型材料“石墨烯”的发现过程、物理原理及应用前景。因石墨烯特殊的单层原子结构，其涉及的物理和数学内容深奥、范围广泛，因此，本书对物理中的量子力学、晶体结构、能带理论、和数学中的拓扑学，都分别给以简单介绍。