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石墨烯怎么发现的?诺奖获得者安德烈·海姆走进浙大

发布时间:2016-09-21来源:浙江日报作者:严粒粒 周炜 卢绍庆浏览次数:3556


    “石墨烯虽然现在已不是一个新词,但它将不断带给我们新惊喜。”9月20日下午,在浙江大学的报告台上,2010年诺贝尔物理学奖获得者、英国曼彻斯特大学介观科学与纳米技术中心主任安德烈·海姆和数百名浙大师生们分享了石墨烯的发现过程,并表达了他对石墨烯科研和应用前景的强烈信心。
    
    
这次报告会是浙江大学迎接120周年校庆重要活动“学术大师大讲堂”系列讲座之一。海姆是继马斯金、莫言、克莱齐奥等人后,又一位走进浙江大学的诺贝尔奖得主。现场他还正式受聘为浙大名誉教授。


    2004年,海姆和同事康斯坦丁•诺沃肖洛夫用普通胶带纸从石墨中剥离出只有一个原子厚度的二维材料石墨烯,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。昨天才抵达杭州的海姆,虽然还对时差有些不适应,但在谈论有关石墨烯的话题时,发自内心的热爱和激情,让他保持精神矍铄。


    石墨烯的发现——最薄,最硬的材料


    石墨烯的发现有多重要?在海姆开始做报告之前,浙江大学高分子系教授高超先给在座观众做了一次“科普”:“历史学家根据人类使用的材料,将人类历史划分为为‘石器时代’、‘青铜时代’、‘铁器时代’、‘信息时代’(即‘硅时代’)等等。石墨烯作为碳的一种特殊形态被发现,或许为人类开启了迈向‘碳时代’大门的可能性。”
    
    
可以弯曲,可以折叠,又不易碎——这样的手机,听起来就像科幻电影里的道具一样不可思议。然而,在今年年初就有相关报道说,中科院重庆研究院制备出了这种“高科技手机”,而石墨烯就是成功研制它的关键。可弯曲电子产品只是石墨烯开发应用的一个例子。除此之外,它还可以应用于锂电池导电添加剂、石墨烯改性防腐涂料等领域。
    
    
海姆为什么对石墨烯的科研和应用前景保持乐观?他认为,这源于对石墨烯的认识和理解。报告会上,海姆介绍,石墨烯是目前为止发现的最薄、最坚硬的材料,拥有最大的比表面积,可以被拉伸,并且在传导性和稳定性方面性能卓越,特别是具有非常高的热传导性和电传导性。一层石墨烯厚度只有0.3纳米,也就是说,如果能用石墨烯取代纸张来印书,那么一本《新华字典》那样厚的书,就会有100亿页。
    
    
“石墨烯性能卓越。自从它被发现后,越来越多的学者开始关注该领域。” 如今市场上各种“石墨烯产品”层出不穷,但当前对石墨烯材料的应用,还仅仅停留在对已有材料的改进方面。“尽管这些并不是革命性的技术,但生产成本也没有增加太多。”海姆相信,这有助于商业化,从而促进石墨烯的研究和发展。
    


    科研的关键——保持一颗好奇心


    作为一个荣获诺贝尔奖的优秀物理学家,海姆对浙大师生的科研和学习有什么样的建议呢?海姆用实际行动给出了答案,那就是“保持好奇心”。用普通胶条“撕出”石墨烯,从而获得诺贝尔奖,就是源于他那颗“什么都想试一试”的好奇心。
    
    
当幻灯片上出现了一只“飞翔的青蛙”时,台下观众不约而同的发出笑声。了解海姆的人都知道,这只青蛙使海姆获得了2000年的伊格诺贝尔奖(又称“搞笑诺贝尔奖”)。伊格诺贝尔奖的评委中有些是真正的诺贝尔奖得主,它的颁奖目的是选出那些“乍看之下令人发笑,之后发人深省”的研究。
    
    
海姆所在的实验室中,有一台能产生强大磁场的设备。因为好奇,海姆把水倒进了这台设备,发现水浮空了。继而,他又把西红柿、草莓等等东西丢了进去。“丢进一只青蛙”是最异想天开的一次尝试。这个有趣的实验演示了电磁学的一个经典原理,如今已被收入国外的大学物理课本。
    
    
“飞行青蛙”和“石墨烯的研究”属于不同领域,其间唯一的关联就是好奇心和探索的乐趣。
    
    
“我们对周围事物的了解还远远不够。”在报告的最后,幻灯片定格在了铅笔写下的单词“graphene”(石墨烯)上。“铅笔在几百年前就被发明,铅笔芯则是碳组成的。然而几百年里,我们对石墨烯一无所知。”海姆相信,解决具有挑战性的科学问题,往往不需要用高深的理论或复杂的仪器,人们对日常生活细致的观察与灵活地运用,才是那块最关键的“敲门砖”。
    
    (浙江日报 严莉莉 通讯员 周炜/摄影 卢绍庆)