2010诺贝尔物理学奖得主：把科研当成快乐的游戏
www.sina 2010年10月15日 11:16 中国新闻周刊
安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫
本刊记者/钱炜
10月5日，瑞典皇家科学院宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位科学家——现年52岁的安德烈·海姆和36岁的康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
研究：“search”而非“research”
石墨烯是怎么被发现的？对此，海姆2008年在接受《科学观察》采访时解释说，除了拥有设备和相关方面的知识，一个重要原因是自己有一种“科研 恶习”。他说，“那段时间里，我关注研究碳纳米管的那拨人，对他们时不时地声称获得这样或那样牛的成果觉得恶心。我想，我可以做一点不同于碳纳米管的东 西，为什么不把碳纳米管剖开呢？于是，就有了后来的研究。”
起初，海姆请实验室新来的一名中国博士生将一块高定向裂解石墨制成薄膜，要求尽可能薄，并给了他一台精巧的抛光机。三周后，这名博士生拿着培养 皿来见海姆，说他成功了。海姆用显微镜一看，那些石墨碎片估计仍有1000层左右。海姆希望他能将石墨碎片研磨得更薄一些，但这名博士生最后说：“如果你 这么聪明，就自己试试。”于是这成了一个转折点，海姆决定自己来试试，他就用透明胶带来做这件事。
如今，海姆所用的方法，被业界戏称为“透明胶带技术”。由于层间的作用力非常弱，石墨很容易剥落脱离。将石墨放在透明胶带上，反复撕拉 10～20下左右，就获得了10层左右的石墨——这正是海姆当初的实验，他们并没有直接获得石墨烯，但10层左右的石墨就已表现出了足够特殊的物理性能。
海姆曾用磁性克服重力，让一只青蛙漂浮在半空中，因此获得了2000年的“搞笑诺贝尔奖”。诺贝尔基金会也形容这对师徒“把科学研究当成快乐的游戏”。海姆则说，他的研究风格，是对“search”更感兴趣而非“research”。
另一位获奖者诺沃肖洛夫出生在前苏联，他在荷兰奈梅亨大学攻读博士学位时遇见了同为俄裔科学家的海姆，此后一直追随他。
应用：从芯片到太空电梯
由单层碳原子组成蜂窝状晶格结构的石墨烯，目前被世界公认为是最薄和最坚硬的材料。但在中科院微电子所所长叶甜春看来，更关键的是它的载流子迁移率非常高，大于硅材料的100倍。
根
据英特尔联合创始人提出的摩尔定律，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月至两年便会增加一倍，性能也将提升一倍。但摩尔定律有个 “天花板”：随着技术进步，当芯片的特征尺寸小到只有10个纳米左右时，便可能达到了硅晶体管制造的极限。小于这个尺寸，硅材料较低的载流子迁移率等特性 使摩尔定律面临严峻挑战。
“由于石墨烯的载流子迁移率非常高，用它制成的新一代超大规模集成电路芯片的运行速度将更快、体积更小、更省电。这种进步将是革命性的，因为硅芯片的工作频率一般只有几百至几千兆赫兹，最高也只达到几万兆赫兹，而石墨烯芯片的频率将可达几十万兆赫兹甚至更高。”
石墨烯的应用领域不只限于微电子芯片，从柔性电子产品到智能服装，从可折叠显示器到有机太阳能电池、超轻型飞机材料和防弹衣，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。
正因石墨烯有着如此令人神往的应用前景，两位研究者从第一篇论文发表到获奖，只用了6年时间。“这确实比较特殊，”叶甜春评价道。往届诺奖的大部分获得者，其研究成果都已发表多年，并已获得了大范围的应用，以至于业界笑称“要想获诺奖，先要活得长”。
中科院物理所一位副研究员告诉记者，今年4月，诺贝尔基金会曾邀请了一批被它认为在国际上有影响力的学者聚会，该所副所长高鸿钧便在此之列。会上交流时，高和其他国家的一些科学家们都认为，石墨烯应当有资格获奖。
商业化：三五年或三五十年
尽管前景光明，石墨烯从发现至今，仍未实现大规模的应用。对此，叶甜春表示，目前主要的困难还是材料和器件的制备和生产技术。撕透明胶带只是做研究时用的“土办法”，要想投入商用，就需获得质量和产量上皆理想的石墨烯材料。
叶甜春介绍说，目前有好几种制造石墨烯的方法，从实用性角度讲最有希望的是“化学气相沉积”法，即以铜、镍等过渡族金属材料为母基来“生长”具 有原子级厚度的石墨烯材料。“但目前的技术最多只能生长出4英寸晶圆级石墨烯，无论是在质量还是尺寸上，都与现代芯片制造所需的12英寸材料还有很大差 距。”
2010年诺贝尔物理学奖得主：把研究工作视为游戏
来源：新华网 2010年10月06日07:22
我来说两句(0)复制链接打印大中小
英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫5日以石墨烯研究获得2010年度诺贝尔物理学奖。
诺贝尔物理学奖评审委员会说，之所以授予这两位俄罗斯裔科学家物理学奖，是为了奖励他们“研究二维
材料石墨烯的开创性实验”。
完美晶体
瑞典科学院一间会议室内，当地时间11时45分（北京时间17时45分），诺贝尔物理学奖揭晓。
对海姆和诺沃肖洛夫研究的石墨烯，评审委员会发布的新闻稿称之为“完美原子晶体”，作为二维结构单层碳原子材料，强度相当于钢的100倍，导电性能好、导热性能强。
海姆1958年出生于俄罗斯索契，1987年获得博士学位，现任曼彻斯特大学教授：诺沃肖洛夫1974年出生于俄罗斯下塔吉尔，2004年获得荷兰奈梅亨大学博士学位，现任曼彻斯特大学教授。
诺沃肖洛夫是自1973年以来最年轻的物理学奖得主。
宣布获奖者并介绍获奖成果之后，会议室内大屏幕定格显现海姆和诺沃肖洛夫的照片，评审委员会现场电话连线海姆，让他与记者互动。
瑞典电视台一名记者首先提问，欲知获奖感受，海姆答曰“意料之外、震惊”，说他忘了当天是物理学奖揭晓的日子，而话语间却难以掩饰喜悦心情。
不变日程
瑞典《每日新闻》记者问及当天后续日程安排，海姆回答：“回去工作。”
海姆前一天工作到晚9时，5日早晨接获评审委员会获奖通知时正在电脑前回复一份邮件。依照他的说法，前一天睡得不错。
“我今天打算继续工作，完成上星期没有写完的一篇论文，”他说，“我试着像以前一样生活，”因为自己不是因为获奖就会“余生停止工作的人”。
几个小时后，诺沃肖洛夫受到一名记者电话“骚扰”，却不愿放下手头实验，于是反问：“如果我现在不停下实验，是不是以后就不再有机会（接受采访）？”
海姆现年51岁，诺沃肖洛夫36岁。两人在荷兰奈梅亨大学相识，诺沃肖洛夫完成博士学业后追随海
姆到英国曼彻斯特大学工作，在实验室内应用“机械微应力技术”获得石墨烯，2004年10月发表第一篇论文。
两人将分享1000万瑞典克朗（约合150万美元）诺贝尔奖奖金。
新闻发布会上，美联社记者问及石墨烯的应用前景，海姆回答，他无法作具体预测，但以塑料作比，推断石墨烯“有改变人们生活的潜力”。
些许疑问
海姆坦言，一些同事先前告诉他，石墨烯研究会成为诺贝尔奖获奖项目。他的回应是，“不认为（发表第一篇论文）6年后就会获奖”。
历年来，但凡自然科学类研究，从取得成果至获得诺奖，多数间隔几十年。
以4日揭晓的诺贝尔生理学或医学奖为例，英国人罗伯特·爱德华兹二十世纪50年代着手研究，1978年促生第一名试管婴儿，如今因85岁的年龄和恶化的健康状况无法与媒体和公众
交流。
自然科学成果，需要经受时间以及后人检验。
一名记者新闻发布会后采访一名评审委员时提出疑问，海姆和诺沃肖洛夫是否仅凭最初那一篇论文就在6年后获奖，所获回答是：当然不是以一篇论文为依据，而涉及石墨烯的“分离、认定和分类”。
评审委员会认为，石墨烯可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域，同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。
新闻稿中，评审委员会介绍，把研究工作视为“游戏”是海姆和康斯坦丁团队的特点之一，“在过程中学习，谁知道，或许有一天会中大奖”。（蒋骢骁）
2010年诺贝尔物理学奖新闻背景：石墨烯
来源：新华网 2010年10月06日07:16
我来说两句(3)复制链接打印大中小
一片碳，看似普通，厚度为单个原子，促使两位科学家赢得2010年度诺贝尔物理学奖。
这种全新材料名为“石墨烯”。
诺贝尔物理学奖评审委员会在向媒体发布的材料中介绍，石墨烯不仅“最薄、最强”，而且导电性能类似金属铜，导热性能超过所有已知材料。
神奇
石墨烯是碳的一种存在形式。
以性状类似铅笔芯的石墨为实验对象，本年度物理学奖获得者安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫最初使用普通胶带，以“粘取”方法剥离出一片石墨烯。
那一刻，依照先前认知，科学界不少人相信，作为碳的二维晶体，石墨烯如此之薄，受热力学影响，不可能稳定存在。
回想当时，海姆5日通过电话告诉获奖新闻发布会：“这是一种笨办法，真正难点是后来……”
石墨烯几乎完全透明，却极为致密，即使原子尺寸最小的氦气也无法穿透。这些性状可由量子物理学加以解释。
碳，地球上所有已知生命的基础，再次显现 神奇。
妙用
石墨烯与塑料混合，可望形成导体，用于输送电子，同时具备更强的机械性能和耐热性能。
物理学奖评审委员会预期，石墨烯与塑料复合，可以凭借韧性，创制“新型超强材料”，兼具超薄、超柔和超轻特性。
如果说“新材料”一词还不足以激发媒体受众的想像力，那么，评审委员会在新闻稿中告知：“今后，卫星、飞机和轿车可以用这类新型复合材料制造。”
在特定领域内，如电子行业，石墨烯因具备透明和良导体性状，适合制作透明触摸屏、透光板和太阳能电池。如用于制造晶体管集成电路，石墨烯可望超越硅晶体，突破现有物理极限，使电脑运行速度更快、能耗降低。
延伸
微观尺度上，单片石墨烯厚度为0.335纳米，20万片石
墨烯叠加才可以与一丝人体头发相比。
石墨烯研究，触动物理学领域形成一个新科目，从量子物理学现象入手，可能促生一系列两维结构碳原子新材料。
事实上，早在二十世纪90年代初期，当时获称“布基球”的网格球状碳60分子成为化学界研究热门之时，碳就成为寻求新材料的重点方向。
一段时期内，据估计，化学界大约70％的论文以碳材料为课题。
如今，碳材料研究从化学 延伸至物理学，从基础理论 延伸至应用，各国科学家正探索并开拓各种可能性。（徐勇）
(责任编辑：周径偲)
铅笔写字留下的就有石墨烯(图)
来源：新华报业网-扬子晚报 2010年10月06日02:13
我来说两句(0)复制链接打印大中小
石墨烯模拟图。
每个人都有使用铅笔的经历，但几乎没有人意识到，当我们用铅笔在纸上留下字迹的同时也不知不觉地制造出了目前在科学界最热门的材料：石墨烯。
20万片叠加只有头发粗
石墨烯与石墨有紧密的联系。石墨是层状材料，由一层又一层的二维平面碳原子网络有序堆叠而形成
的。由于层间的作用力较弱，因此石墨层间很容易互相剥离，形成薄的石墨片，这也正是铅笔能在纸上留下痕迹的原因。这样的剥离存在一个最小的极限，那就是单层的剥离，即形成厚度只有一个碳原子的单层石墨，这就是石墨烯。
但长久以来，试图制备石墨烯的工作均以失败而告终。直到2004年，海姆和诺沃肖洛夫凭借极大的耐心与一点点运气终于制出了石墨烯。他们采取的手段与铅笔写字有异曲同工之妙，即通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开使得石墨片的厚度逐渐减小，最终通过显微镜在大量的薄片中寻到了理论厚度只有0.34纳米的石墨烯。这种新材料太薄了，以至于把20万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么粗。
这一发现在科学界引起了巨大的轰动，因为它打破了二维晶体无法真实存在的理论预言，并成为继富勒烯和碳纳米管后又一个里程碑式的新材料。
强度比钻石还硬
石墨烯还具有超高的强度，碳原子间的强大作用力使其成为目前已知的力学强度最高的材料。科学家发现了石墨烯薄片后，使用原子尺寸的金属和钻石探针对它们进行穿刺测试其强度。让人震惊的是，石墨烯比钻石还强硬，强度比世界上最好的钢铁还高100倍!
美国机械工程师杰弗雷·基萨教授用一种形象的方法解释了石墨烯的强度：如果将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片覆盖在一只杯子上，然后试图用一支铅笔戳穿它，那么需要一头大象站在铅笔上，才能戳穿只有保鲜膜厚度的石墨烯薄层。
建造
太空电梯就要指望它
石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高出百倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。
研究人员称,“太空电梯”的最大障碍之一，就是如何制造出一根从地面连向太空卫星、长达3.7万公里并且足够强韧的缆线，而石墨烯”完全适合用来制造太空电梯缆线。人类通过“太空电梯”进入太空，所花的成本将比通过火箭升入太空便宜很多。
导电性好可造超级计算机
石墨烯除了异常牢固外，还有很多特点。它的导电性比铜更好，导热性远超一切其他材料。它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是氦原子——最小的气体原子也无法穿透。研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，能用来生产未来的超级计算机。
成果解读：石墨烯二维碳的奇妙世界
中国诺贝尔奖获得者来源：新华网 2010年10月05日23:11
我来说两句(1)复制链接打印大中小
新华网北京10月5日电（记者王艳红）碳是最重要的元素之一，它有着独特的性质，是所有地球生命的基础。纯碳能以截然不同的形式存在，可以是坚硬的钻石，也可以是柔软的石墨。2010年诺贝尔物理学奖所指向的，是碳的另一张奇妙脸孔：石墨烯。
想象有那么一张单层的网，每一个网格都是一个完美的六边形，每一个绳结都是一个碳原子。这张网只有一个原子那么厚，可以说没有高度、只有长宽，是二维而不是三维的。这就是石墨烯，它是二维的碳，人类已知的最薄材料，一种正为物理学和材料学带来许多新发现的东西。
由于这种材料是从石墨中制取的，而且包含烯类物质的基本特征——碳原子之间的双键，所以称为石墨烯。实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。层与层之间附着得很松散，容易滑动，使得石墨非常软、容易剥落。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
科学家在20世纪40年代就对类似石墨烯的结构进行过理论研究，但在此后很长时间里，制取单层石
墨烯的努力一直没有成功，有人认为这样的二维材料是不可能在常温下稳定存在的。2004年10月，发表在美国《科学》杂志上的一篇论文推翻了这种认知。在英国曼彻斯特大学工作的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用普通胶带完成了他们的“魔术”。
他们用胶带从石墨上粘下薄片，这样的薄片仍然包含许多层石墨烯。但反复粘上十到二十次之后，薄片就变得越来越薄，最终产生一些单层
发布评论