基于CiteSpace文獻計量法的石墨烯研究文獻可視化圖譜分析

樊一陽++許京京??

〔摘要〕本文運用CiteSpace信息可視化軟件，以2009-2013年石墨烯研究與應(yīng)用領(lǐng)域近6萬篇文獻為基礎(chǔ)，對石墨烯研究文獻進行了可視化處理。從文獻計量角度，對石墨烯研究的國家、學(xué)科、研究機構(gòu)、基金資助狀況等熱點分布和共引文獻及研究前沿等信息的可視化圖譜進行了分析。并對近年來國內(nèi)外石墨烯研究和應(yīng)用領(lǐng)域的文獻信息進行了比較分析。

〔關(guān)鍵詞〕石墨烯；CiteSpace；文獻計量；可視化圖譜

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2015.08.017

〔中圖分類號〕G250252〔文獻標(biāo)識碼〕A〔文章編號〕1008-0821（2015）08-0081-11

石墨烯是一種由碳原子組成的單層碳原子二維晶體，所有碳原子以正六角型呈蜂巢晶格狀排列，其單原子納米結(jié)構(gòu)使其成為目前世上最薄、最堅硬、強度最大的納米材料。石墨烯幾乎完全透明卻又可以被輕易彎折，擁有電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等卓越性能，因此應(yīng)用范圍廣闊。根據(jù)石墨烯超薄，強度超大的特性，可被應(yīng)用于超輕防彈衣，超薄超輕型飛機材料等。根據(jù)其優(yōu)異的導(dǎo)電性，它或?qū)⒊蔀楦　?dǎo)電速度更快的新一代電子元件、高速晶體管、高靈敏傳感器的核心材料。另外由于石墨烯透明、良好的導(dǎo)電性，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

石墨烯作為石墨（及后來的碳納米管）的基本結(jié)構(gòu)單元在理論上已被研究長達60余年[3]。Columbia University（哥倫比亞大學(xué)）的Philip Kim[4]和University of Texas at Aus tin（德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校）的Rodney Rouff[5-6]都曾對石墨剝離薄層石墨片進行過研究，薄層石墨已有多處報道，很可惜都未得到單層石墨烯。直到2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理和天文學(xué)院的Andre Geim（安德烈·海姆）和Konstantin Novoselov（康斯坦丁·諾沃肖洛夫），在實驗中利用普通膠帶從石墨中成功地分離出石墨烯。二人于2010年10月4日，以“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”為由，共同獲得2010年“諾貝爾物理學(xué)獎”[7]。自2004年石墨烯這一材料被發(fā)現(xiàn)以來，激發(fā)了全球范圍內(nèi)的石墨烯研發(fā)熱潮。全世界科學(xué)家都在探究它在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用，有關(guān)研究和新聞未曾間斷。石墨烯材料及其相關(guān)技術(shù)成為了研究人員們關(guān)注的熱點。

自2004年以來尤其是2009年之后石墨烯相關(guān)文獻出現(xiàn)一個研究熱潮激增現(xiàn)象。國內(nèi)外許多學(xué)者多從石墨烯的制備、特性等方面研究，而從文獻計量學(xué)角度研究較少。中國科學(xué)技術(shù)信息研究所的王麗[8]從文獻入手利用TDA軟件做了石墨烯研究前沿分析但主要聚焦于中國發(fā)展態(tài)勢分析，李陽[9]等人對國際石墨烯進行了分析，但基于研究時間較早，當(dāng)時文獻數(shù)量相對較少。

為了解目前全球石墨烯的研究現(xiàn)狀及研究趨勢，本文通過利用文獻計量學(xué)方法，以Web of Science數(shù)據(jù)庫收錄的與石墨烯相關(guān)的近六萬篇文獻為研究對象，借助信息可視化軟件CiteSpace對其進行可視化圖譜分析，以期能夠揭示石墨烯研究的熱點國家、機構(gòu)、學(xué)科分布情況以及研究發(fā)展的現(xiàn)狀、熱點及趨勢前沿，為相關(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。

1分析方法及數(shù)據(jù)收集

11軟件介紹

文獻計量學(xué)是以文獻為研究對象，借住文獻的各種特征，采用數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)的方法來描述、評價和預(yù)測某專業(yè)學(xué)科的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[10]。CiteSpace 是由美國德雷塞爾大學(xué)（Drexel）信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳超美教授與大連理工大學(xué)WISE實驗室聯(lián)合開發(fā)的信息可視化軟件，是用來分析和可視共引網(wǎng)絡(luò)的Java應(yīng)用程序[11]，近年來被廣泛用于文獻引文網(wǎng)絡(luò)分析。

CiteSpace是一款知識圖譜可視化分析的軟件。基于從題目（Title）、摘要（Abstract）、檢索詞（Descriptors）和突現(xiàn)詞（burst terms）確定研究前沿（research fronts），分析學(xué)科研究前沿隨時間的變化趨勢及研究前沿與其知識基礎(chǔ)（Intellecture base）間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不同研究前沿間的內(nèi)部聯(lián)系。CiteSpace在對某一學(xué)科或領(lǐng)域進行分析時，通過文獻共被引分析（Cited Reference），關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析等可繪制出學(xué)科領(lǐng)域的可視化科學(xué)知識圖譜，并可生成強調(diào)研究前沿和其知識基礎(chǔ)間的順時模式時區(qū)視圖（Timezone View） 探討其前沿?zé)狳c及其演化過程。通過對文獻的可視化呈現(xiàn)，能直觀地辨識出學(xué)科前沿的演化路徑及經(jīng)典基礎(chǔ)文獻[11-12]。利用CiteSpace尋找學(xué)科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、進展、前沿及其對應(yīng)的知識基礎(chǔ)，研究人員可從科學(xué)文獻中識別并發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢和新動態(tài)。

12數(shù)據(jù)收集

本文分析數(shù)據(jù)來源于Web of Science中的Web of ScienceTM核心合集數(shù)據(jù)庫。登陸Web of Science主頁，基本檢索中輸入主題詞“graphene”進行檢索。收集數(shù)據(jù)時為了得到最新的文獻發(fā)表數(shù)據(jù)量，對所有的文獻量進行了統(tǒng)計，并且又分年份做了相關(guān)統(tǒng)計。至收集數(shù)據(jù)時，Web of Science中共收錄石墨烯相關(guān)研究文獻達8萬多篇。為得到石墨烯最新的研究熱點，且由于收集數(shù)據(jù)時2014年的文獻還不能得到完整的數(shù)據(jù)量，因此設(shè)定時間跨度為200911-20131231。進而再進行精煉檢索，選擇“Web of Science TM Core Collection”數(shù)據(jù)庫，檢索結(jié)果為52 478條文獻記錄，對檢索數(shù)據(jù)進行標(biāo)記后進入Web of ScienceTM核心合集整理檢索結(jié)果，選擇帶參考文獻的全著錄格式，以“download.txt”為文件名下載并存儲為純文本格式。檢索時間為2014年10月11日。

13分析方法

本文利用Excel軟件對2009-2013年的文獻數(shù)量進行統(tǒng)計分析，以呈現(xiàn)石墨烯研究相關(guān)文獻發(fā)表數(shù)量隨時間的變化趨勢。然后通過文獻計量法中的信息可視化軟件Citespace對研究文獻的熱點國家、研究機構(gòu)、學(xué)科分布以及共引文獻和前沿等進行分析。endprint

將下載的以“download.txt”為文件名的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Citespace，時間劃分（Time Slicing）設(shè)置為從2009-2013年，時間切片（Years Per Slice）設(shè)置為1年，術(shù)語來源（Term Source）勾選為標(biāo)題（Title）、摘要（Abstract）、著者（DE）、關(guān)鍵字（Keywords）。詞類型（Term Type）、節(jié)點類型（Node Types）、連線（Links）、閾值調(diào)諧（Thresholding）、算法分析（Pruning）、可視化視圖（Visualization）等按照所要分析的時間、國家、機構(gòu)、學(xué)科、關(guān)鍵熱詞、被引文獻等角度進行相應(yīng)的勾選，就可生成石墨烯研究文獻的可視化知識圖譜，進而通過圖譜對石墨烯領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及前沿進行分析。

2結(jié)果分析

21石墨烯研究文獻發(fā)表情況

在Web of Science中檢索文獻最早的是從1950年開始的，但關(guān)于石墨烯研究文獻是直到1990年之后才開始出現(xiàn)的，并且在2004年之前有關(guān)石墨烯研究的文獻非常少，尤其是2000年之前每年的研究文獻發(fā)表量都在百篇以下，2001年才首次突破百篇，但數(shù)量依然不多，因此對2002-2014年的石墨烯研究文獻發(fā)表量做了統(tǒng)計（如圖1）。在2004年之前，總體文獻量都比較少，文獻發(fā)表情況變化不大。直到2004年，Andre Geim（安德烈·海姆）和Konstantin Novoselov（康斯坦丁·諾沃肖洛夫），在實驗中用一種簡單易行的方式成功分離出石墨烯之后，在學(xué)術(shù)界掀起了一股研究熱潮，石墨烯的研究文獻開始逐年增多，呈現(xiàn)上升趨勢。2009年之后，尤其是2010年“諾貝爾物理學(xué)獎”以“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”為由[7]，頒給了在石墨烯材料方面有卓越貢獻的兩位科學(xué)家后，石墨烯發(fā)表文獻量開始呈現(xiàn)一種爆炸性的激增態(tài)勢，說明近年來石墨烯的的研究已經(jīng)成為爆炸性的熱點研究。圖1Web of Science核心集收錄的石墨烯研究文獻發(fā)表情況

22石墨烯研究文獻的國家分布分析

CiteSpace的節(jié)點類型（Node Types）選擇國家（Country），設(shè)置閾值，繪制出相關(guān)的可視化知識圖譜。根據(jù)結(jié)果分析形成的圖譜（圖2），國家之間的連線代表合作關(guān)系；連線粗細(xì)代表合作密度，合作越多，線越粗；連線的顏色代表合作年代。該知識網(wǎng)絡(luò)圖譜共由92個節(jié)點（Nodes）和38條連線（Links）組成，圖中每個節(jié)點都表示1個國家，由圖譜可以清晰地看到文獻在全球分布很廣，52 478篇石墨烯研究文獻主要分布于全球92個國家。此外可看出，節(jié)點間的連線不是很密集，說明國家相互之間合作還不是很多，目前石墨烯研究中各個國家的研究相對比較獨立。圖2石墨烯文獻研究國家分布圖譜1

從石墨烯相關(guān)研究文獻的熱點國家發(fā)表的文獻數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果進行分析（如表1），其中發(fā)文量最多的是中國和美國，分別是10 865篇和7 197篇，占到總數(shù)的2070%和13%，其次是韓國、日本、德國，研究文獻數(shù)量排名前四的國家研究文獻數(shù)量22 418，占到發(fā)表文獻總數(shù)的4272%。而發(fā)表文獻數(shù)量排名前十的國家文獻數(shù)量約占總數(shù)的5551%。

54在分析Citespace可視化軟件生成的圖譜中，定義中介中心性大于或等于01的節(jié)點為關(guān)鍵節(jié)點。一個節(jié)點的中介中心性是指網(wǎng)絡(luò)中所有的最短路徑中經(jīng)過該節(jié)點的數(shù)量，是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點在整體網(wǎng)絡(luò)中所起連接作用大小的度量。一個節(jié)點的中介中心性越高，說明它在網(wǎng)絡(luò)中最短路徑上出現(xiàn)的越多，其影響力和重要程度越大[13-14]。分析文獻發(fā)表熱點國家知識圖譜，按中介中心性進行統(tǒng)計，排名前三的分別是比利時、英國、加拿大（圖3）。說明歐盟成員國之間的研究相互影響比較大。圖3石墨烯文獻研究國家分布圖譜2

通過分析CiteSpace軟件繪制的Timeline視圖可以清晰地顯示石墨烯研究隨時間的研究進展，歐洲是石墨烯的誕生地，歐盟對石墨烯的研究范圍和影響非常廣泛。美國、韓國、日本緊隨其后開展了多項石墨烯研究項目，而中國近年來在石墨烯研究領(lǐng)域的文獻貢獻量及專利申請量已超越美國，位居世界首位，成為石墨烯研究領(lǐng)域中重要力量。2012年之后，許多國家隨著熱潮迅速加入到石墨烯研究中，石墨烯領(lǐng)域的研究力量還在不斷壯大。

綜上可知，目前從事石墨烯研究的國家遍布全球，研究分布非常廣泛，但國家間合作很分散，還沒形成全球的合作網(wǎng)絡(luò)，有若干研究團體形式存在，主要以歐盟為主。從文獻發(fā)表頻次上看，中國、美國文獻發(fā)表數(shù)量明顯大于其他國家，說明中國、美國已經(jīng)處于石墨烯研究的前沿陣地，韓國、日本、德國也是石墨烯研究領(lǐng)域的主要國家。但是從中介中心性方面分析可得，比利時的中心度最高，占核心地位，其次是英國和加拿大。中國雖在此文獻發(fā)表量上遙遙領(lǐng)先，但在研究深度和影響力方面還有很大欠缺，在石墨烯的研究領(lǐng)域中還不能占主導(dǎo)地位。

23石墨烯研究文獻的學(xué)科分布

節(jié)點類型（Node Types）選擇學(xué)科（Category），閾值選擇為（1，1，10）（2，2，15）（3，3，20），選擇最短路徑算法（Pathfinder）運行數(shù)據(jù)。由CiteSpace軟件分析處理后繪制出由72個節(jié)點和102條連線組成的石墨烯研究領(lǐng)域?qū)W科分布狀況的可視化圖譜（圖4）。圖譜中可看出有不少明顯的關(guān)鍵節(jié)點，并且節(jié)點之間相互連接，每個節(jié)點代表一個學(xué)科，節(jié)點之間的連線表示相互之間的關(guān)系。可得石墨烯的相關(guān)文獻研究延伸到多達72個學(xué)科，且學(xué)科之間相互滲透聯(lián)系。

從石墨烯研究文獻的各個學(xué)科發(fā)表的文獻數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果可得（表2），在石墨烯研究文獻中，物理學(xué)（Physics）相關(guān)研究文獻發(fā)表量達13 860篇，占到全部發(fā)表文獻的2641%，處于核心位置。其次是化學(xué)（Chemistry）相關(guān)研圖4石墨烯文獻研究學(xué)科分布ClusterView圖譜

究文獻發(fā)表量10 985篇，材料科學(xué)（Material Science）相關(guān)文獻發(fā)表量9 733篇，分別占到全部文獻發(fā)表量的2093%和1855%。從文獻發(fā)表數(shù)量上看，在石墨烯的相關(guān)文獻研究學(xué)科中，以物理學(xué)（Physics）、化學(xué)（Chemistry）、材料科學(xué)（Material Science）為核心，主要延伸至納米科學(xué)與技術(shù)（Nanoscience & Nanotechnology）、工程學(xué)（Engineering）、電化學(xué)（Electrochemistry）、光學(xué)（Optics）、能源與燃料學(xué)（Energy & Fuels）、高分子科學(xué)（Polymer Science）等學(xué)科領(lǐng)域。說明石墨烯在未來的發(fā)展中，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，與各學(xué)科的交互性很強。endprint

由于關(guān)鍵節(jié)點在整體網(wǎng)絡(luò)中起著重要的連接作用，其影響力和重要性比較大，在Citespace可視化軟件生成的圖譜中選取中介中心性大于或等于01的關(guān)鍵節(jié)點（表3），通過中介中心性進行對比分析，排名靠前的學(xué)科有：能源與燃料、農(nóng)業(yè)、生物物理學(xué)、生物技術(shù)和應(yīng)用微生物、工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)、食品科技、細(xì)胞生物學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)、納米技術(shù)、計算機科學(xué)等。對比表2發(fā)現(xiàn)這些學(xué)科中有的學(xué)科文獻發(fā)表量不是很多，但是中心性很高，說明其在石墨烯研究的學(xué)術(shù)知識擴散和知識共享趨勢中，能吸收其他學(xué)科中的石墨烯已有技術(shù)優(yōu)勢進行學(xué)科發(fā)展，利用新技術(shù)進行學(xué)科攻關(guān)，在學(xué)科延伸滲透中起著重要的連接作用。

結(jié)合石墨烯文獻研究熱點學(xué)科生成的時區(qū)視圖（圖5），綜合分析可得2009-2013年間物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、納米技術(shù)、燃料能源等基礎(chǔ)性學(xué)科一直是石墨烯研究的熱點學(xué)科領(lǐng)域，從這些學(xué)科向其他學(xué)科進行滲透延伸。說明目前在整個石墨烯發(fā)展的研究中主要還是集中于基礎(chǔ)研究與應(yīng)用上，大部分的研究還是處于微觀層面上的研究，進一步的大規(guī)模制備改進及量產(chǎn)化實用研究還有巨大研究價值和發(fā)展?jié)摿ΑＲ呀?jīng)有研究相對深入的學(xué)科所延伸至的學(xué)科的價值和發(fā)展?jié)摿€有待進一步挖掘。

24石墨烯研究熱點機構(gòu)分布

節(jié)點類型（Node Types）選擇國家（institution），設(shè)置閾值，可由CiteSpace軟件生成石墨烯研究的機構(gòu)合作可視化圖譜。所得圖譜與從事石墨烯相關(guān)研究的國家合作關(guān)系圖譜非常類似（圖略），分析可得參與石墨烯相關(guān)研究的機構(gòu)在全球同樣呈現(xiàn)一種分布廣泛，但機構(gòu)之間的相互合作關(guān)系不強的態(tài)勢。機構(gòu)之間的合作關(guān)系以國家科學(xué)研究院與高校之間的合作居多，同時存在企業(yè)與高校之間的合作形式。各個高校及科研院所在整個石墨烯的研究中發(fā)揮著重要作用，推動著石墨烯領(lǐng)域的發(fā)展進程。

由于本文是從石墨烯的發(fā)表文獻方面入手研究，因此所得分析結(jié)果中高校和科研院所在發(fā)文量和影響力方面占據(jù)著絕對優(yōu)勢。而從目前石墨烯的研究機構(gòu)合作情況看，從事石墨烯研究的機構(gòu)是比較廣泛的，不僅包含了學(xué)術(shù)研究機構(gòu)（高校、科研院所），還涉及了企業(yè)、政府及一些個人。為更好的分析石墨烯研究的熱點機構(gòu)，本文結(jié)合了專利申請的情況進行進一步分析（表4）。從研究機構(gòu)專利申請的數(shù)量上看，前十名中有4家機構(gòu)來自中國，4家來自韓國，2家來自美國。再從機構(gòu)性質(zhì)上看，從專利角度分析時有6家機構(gòu)都是科研院所或高校，4家為企業(yè)，依然是高校及科研院所在石墨烯研究中占的比重較大。說明目前石墨烯的研究多數(shù)還是處于實驗室研究狀態(tài)。但企業(yè)在石墨烯應(yīng)用進程中的作用不可忽略，其專利申請所占比例也是相當(dāng)大的，說明目前不小比例的石墨烯研究已經(jīng)趨于成熟。另外，申請專利數(shù)量最多的是韓國三星電子，其專利申請量多達210個，占全球總量的73%，其研究范圍涵蓋了石墨烯制備方法和在顯示屏、 鋰電池等領(lǐng)域的應(yīng)用；其次為韓國成均館大學(xué)、浙江大學(xué)、IBM、清華大學(xué)等。

通過石墨烯研究熱點機構(gòu)的可視化視圖分析，結(jié)合專利的全球申請情況，目前在石墨烯研究領(lǐng)域中，中國、韓國、美國、日本在文獻發(fā)表數(shù)量和專利申請數(shù)量方面都處于全球的領(lǐng)軍行列，說明這幾個國家的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平都相對靠前，占據(jù)著石墨烯研究領(lǐng)域的高地。通過石墨烯研究機構(gòu)間的相互合作關(guān)系分析，在石墨烯的研究過程中科研院所與高校的合作所占比例較高，但在石墨烯應(yīng)用進程中更普遍的研究模式是學(xué)術(shù)研究機構(gòu)與企業(yè)機構(gòu)的合作，比較典型的就是韓國成均館大學(xué)與韓國三星電子的合作，共同成立實驗室對石墨烯的制備基礎(chǔ)方法和應(yīng)用合作開展研究。而通過CiteSpace軟件繪制的可視化聚類圖譜對主要研究機構(gòu)的重點研究領(lǐng)域進一步分析，可得目前的重點研究集中方向，其大致分布于復(fù)合材料、碳納米管、傳感器、晶體管等基礎(chǔ)應(yīng)用方面。

25石墨烯研究基金資助狀況分析

節(jié)點類型（Node Types）選擇基金（grant），設(shè)置閾值，選擇最短路徑算法（Pathfinder），繪制石墨烯研究基金資助狀況可視化分析圖譜。

由于CiteSpace軟件分析統(tǒng)計的結(jié)果中，識別英文基金名字時簡稱和全稱識別為兩個不同的基金，本文在進行統(tǒng)計分析時將同一基金的簡稱和全程進行了合并統(tǒng)計。全球有關(guān)石墨烯研究的資助狀況如表5。全球石墨烯研究領(lǐng)域內(nèi)投入數(shù)量最多的前十大基金分別是：NSF美國國家科學(xué)基金會、NSFC國家自然科學(xué)基金委員會、DFG德國科學(xué)基金會、DOE美國能源部基金、ONR美國海軍研究局基金、RFBR俄羅斯基礎(chǔ)研究基金會、EPSRC英國工程與自然科學(xué)研究基金、Ministry of Education Science and Technology韓國科技教育部基金、MICINN（Spain） 西班牙政府行政管理體制基金、EU歐洲聯(lián)盟基金。資金資助最多的很明顯是美國，資助基金項目在全球前十大項目中占到3個，而數(shù)量更是遙遙領(lǐng)先，說明美國近幾年來對石墨烯領(lǐng)域研究的極高重視，也說明石墨烯在未來國家發(fā)展中可能引起的極大影響力。緊隨其后的就是中國、德國、俄羅斯、英國、韓國、西班牙、歐盟。

由CiteSpace軟件生成的石墨烯相關(guān)研究資助情況聚類圖（圖6），包含了706個節(jié)點和584條連線，生成聚類多達270個，大的聚類包含20多個。由706個節(jié)點代表的資助項目可知，在全球范圍內(nèi)，有關(guān)石墨烯研究的資助項目數(shù)量非常多，目前此方面的研究投入巨大且研究異常火熱。而生成的多達270個聚簇數(shù)量，也說明相關(guān)研究涉及的項目類別豐富，涵蓋領(lǐng)域廣泛。

從CiteSpace軟件生成的可視化TimeLine知識圖譜中（圖7、圖8）可以清晰地看到基金項目多是2009年發(fā)起，排名前十的資助基金都是從2009年開始就已經(jīng)開始投入，在接下來的幾年間也保持著持續(xù)投入的狀態(tài)，2010年、2011年一些新的資助項目持續(xù)增加，2013年開始新增資助項目已經(jīng)明顯減少。

結(jié)合圖6、圖7、圖8可直觀的得到排名靠前的聚類分別是：graphene石墨烯、DNA、heterojunctions異質(zhì)結(jié)、Oxide氧化物、Greens-function格林函數(shù)、conduction傳導(dǎo)性、lowest energy-states最低能態(tài)、fluctuations波動性、carbon material碳材料、nanopores納米孔、d-2、phonon-scattering聲子散射、flavor symmetry-breaking味對稱性破壞、Selenide硒、quantum theory量子理論、introducing directionality導(dǎo)入定向、uric-acid尿酸、eye diagram眼圖、wave basis-set波基集、film影片等，這些聚類可推測出全球各個國家機構(gòu)投入的資助基金聚焦的研究方向和領(lǐng)域，進一步可分析得到哪些領(lǐng)域更加有研究價值和發(fā)展?jié)摿Αndprint

26石墨烯研究共引參考文獻及前沿分析

節(jié)點類型（Node Types）選擇共詞（term）、關(guān)鍵詞（keyword）和共引參考文獻（Cited Reference），設(shè)置相關(guān)閾值，選擇最短路徑算法（Pathfinder）繪制可視化網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖9）。該可視化圖譜是將海量文獻進行研究方向歸類的文獻共引分析圖，及關(guān)鍵詞共詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析圖，由80個節(jié)點和76條連線組成。通過共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)生成的聚類分析圖，可展現(xiàn)當(dāng)前石墨烯領(lǐng)域研究的知識前沿和知識基礎(chǔ)的合并網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，尋找研究進程中的研究熱點及其發(fā)展變化。圖9石墨烯研究共引參考文獻及前沿分析圖譜

由CiteSpace軟件運行的結(jié)果可分析得到高共引參考文獻分布（表6），通過分析被引頻次高的文獻可以得出石墨烯研究領(lǐng)域的熱點，但是由于科研文獻的引用關(guān)系還要受到作者社會關(guān)系、期刊類別、影響因子等因素影響，因此只按引用頻次進行分析會有一定偏差。

通過對中心度（中介中心性）分析，參考圖譜中的中心度較大的關(guān)鍵節(jié)點文獻（表7），可以更客觀的了解熱門的研究主題。對比兩個表可以發(fā)現(xiàn)，中心度較高的文獻多數(shù)被引用的頻次也較高。通過分析Novoselov KS在2004年發(fā)表的文獻，Geim AK在2007發(fā)表的文獻，及Sankovich S于2006年發(fā)表的文獻等高中心度文獻，可以發(fā)現(xiàn)之前石墨烯的研究集中于碳、納米材料等制備出石墨烯的初級研究階段，其影響力較強，從中可以得到石墨烯研究領(lǐng)域的知識基礎(chǔ)。

近年來石墨烯領(lǐng)域研究突飛猛進，可通過CiteSpace軟件生成的聚類圖追蹤研究進程中的研究熱點及其發(fā)展變化。圖10展示出了2009-2013年間共詞的變化情況，圖中每個#號表示1個聚類，從圖中可看到9個大的聚類，可從中推斷當(dāng)前石墨烯研究領(lǐng)域的主要熱點和基本的研究主題。從圖中可知最近幾年（2012-2013年）石墨烯的研究熱點主要集中在high-quality graphene nanoribbon（高質(zhì)量石墨烯納米帶）與light-emitting source（發(fā)光光源）而2011年以及以前主要研究熱詞為signal amplification strategy（信號放大策略）、methanol electro-exidation（甲醇電氧化）、freestanding graphene device（獨立式石墨烯設(shè)備）、green function method（格林函數(shù)方法）、bedt-ttf（電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物）、graphene multilayer（多層石墨烯）、polyacrylate coating（聚丙烯酸酯涂層）。而根據(jù)時間軸圖譜呈現(xiàn)的結(jié)果，這些熱點大致保持一種持續(xù)的狀態(tài)，2009-2011年間研究熱點不斷增加，近兩年熱點增幅減小，但是更深層次的石墨烯研究熱點開始出現(xiàn)，說明前幾年熱點問題仍然會是石墨烯研究領(lǐng)域的主要研究方向，在此基礎(chǔ)上石墨烯研究依然在向新的領(lǐng)域拓展，也在向更深層次的應(yīng)用上探索。圖10石墨烯研究共引參考文獻及前沿分析

3結(jié)論

本文利用CiteSpace文獻計量法等軟件對2009-2013年Web of Science收錄的與石墨烯相關(guān)的科技期刊和相關(guān)的文獻進行了分析，結(jié)果表明：

31研究文獻發(fā)表數(shù)量

從文獻發(fā)表數(shù)量來看，關(guān)于石墨烯的研究2009年之后，相關(guān)文獻發(fā)表量開始呈現(xiàn)一種爆炸性的增長態(tài)勢，說明近年來石墨烯的研究已經(jīng)成為爆炸性的熱點研究。

32研究文獻來源熱點國家分布

從文獻國家分布來看，從事石墨烯相關(guān)研究的國家分布廣泛，相互間合作不強仍然沒有形成全球合作網(wǎng)絡(luò)，合作關(guān)系較密切的以歐盟成員國為主。我國雖然發(fā)表論文量高，但是影響力卻有很大欠缺，在相關(guān)領(lǐng)域還不能占主導(dǎo)地位。

33研究學(xué)科分布

從研究學(xué)科分布來看，石墨烯主要應(yīng)用于物理學(xué)領(lǐng)域，其次是化學(xué)領(lǐng)域。目前主要的關(guān)于石墨烯的研究仍然集中在基礎(chǔ)研究與應(yīng)用上。

34熱點研究機構(gòu)及基金資助情況分布

從研究機構(gòu)與基金資助情況來看，中國、韓國、美國、日本在文獻發(fā)表數(shù)量和專利申請數(shù)量方面都處于全球的領(lǐng)軍行列，而美國與中國在基金資助方面是最多的。全球范圍內(nèi)石墨烯的研究領(lǐng)域非常廣泛。

35共引參考文獻及前沿分析

從共引參考文獻來看，2012年之后的研究熱點有了比較大的轉(zhuǎn)向，開始向更深層次的研究邁進。

通過對比分析，可以看出石墨烯的相關(guān)性研究正在向多元化，深層化的研究方向邁進。我國關(guān)于石墨烯的研究雖然影響力欠缺，但是總體發(fā)展?fàn)顩r良好。希望本文能給從事相關(guān)研究的人員帶來一些啟示，促進石墨烯研究更好的發(fā)展。

參考文獻

Lee C，Wei X，Kysar J W，et al.Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene[J].science，2008，321（5887）：385-388.

維基百科.石墨烯[EB/OL].http：∥zh.wikipedia.org/wiki/石墨烯，2014.

[3]Wallace P R.The band theory of graphite[J].Physical Review，1947，71（9）：622.

[4]Geim A K，Kim P.Carbon wonderland[J].Scientific American，2008，298（4）：90-97.

[5]Lu X，Yu M，Huang H，et al.Tailoring graphite with the goal of achieving single sheets[J].Nanotechnology，1999，10（3）：269.endprint

[6]Lu X，Huang H，Nemchuk N，et al.Patterning of highly oriented pyrolytic graphite by oxygen plasma etching[J].Applied Physics Letters，1999，75（2）：193-195.

[7]Nobelprize.org.The Nobel Prize in Physics 2010[EB/OL].http：∥www.nobelprize.org/nobel prizes/physics/laureates/2010/.

[8]王麗，潘云濤.石墨烯的研究前沿及中國發(fā)展態(tài)勢分析[J].新型炭材料，2011，25（6）：401-408.

[9]李陽，杜建，劉曉婷，等.國際石墨烯研究文獻的可視化分析[C].學(xué)術(shù)年會論文集，2010，（6）：401-408.

[10]邱均平，段宇鋒，陳敬全，等.我國文獻計量學(xué)發(fā)展的回顧與展望[J].科學(xué)學(xué)研究，2003，21（2）：143-148.

[11]Chen C.CiteSpace Ⅱ：Detecting and visualizing emerging trends and transient patterns in scientific literature[J].Journal of the American Society for information Science and Technology，2006，57（3）：359-377.

[12]Chen C.Searching for intellectual turning points：Progressive knowledge domain visualization[J].Proceedings of the National Academy of Sciences，2004，101（1）：5303-5310.

[13]劉則淵，陳悅，侯海燕，等.科學(xué)知識圖譜：方法與應(yīng)用[M].北京：人民出版社，2008.

[14]林德明，陳超美，劉則淵.共被引網(wǎng)絡(luò)中介中心性的Zipf—Pareto分布研究[J].情報學(xué)報，2011，30（1）：76-82.

（本文責(zé)任編輯：孫國雷）endprint