转:透明胶带...铅笔芯...诺贝尔化学奖
luyued 发布于 2011-01-15 16:52 浏览 N 次师生同获诺贝尔化学奖
安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,这对俄罗斯出生的师生和同事,曾在俄罗斯与荷兰学习和研究,最后他们又一起在英国制备出了石墨烯。这种神奇材料的诞生使他们双双获得了2010年诺贝尔化学奖。
好奇心:英国诺丁汉大学物理学教授劳伦斯·伊夫斯评价道,海姆和诺沃肖洛夫为世人展现应如何从事科学研究。他说:“这两人在好奇心驱使下,从事他们认为有意思的工作,最终发明这种神奇的材料。”
想象力:牛津大学物理学教授保罗·拉达埃利对两人采用的简单研究方法感到惊讶。他们最初使用透明胶带,以形状类似铅笔芯的石墨为实验对象,用“粘取”方法剥离出一片石墨烯。拉达埃利说,“他们成功地用透明胶带赢得诺贝尔奖。”
快乐研究:评审委员会介绍,把研究工作视为“游戏”是海姆和他的团队的特点之一,“在过程中学习,谁知道,或许有一天会中大奖”。伦敦国王学院材料研究组负责人马克·米奥多尼克说:“看到他们俩获得诺贝尔奖,每个科学家的脸上都会露出笑容,因为它表明你把实验室弄得乱七八糟,照样也能拿诺贝尔奖。”
谈及石墨烯对后世影响,海姆言辞谨慎。“我无法精确预测未来。”他说,“我认为眼下情况与100年前人们发现聚合物时相似,”聚合物从被发现到应用于塑料制造经历了相当长一段时间。
兴趣广泛:海姆承认,他去年开始投身另一课题研究。去年他接受英国皇家学会授予的教授职位时承诺,将一直致力于新发明。“我的经历表明,还有大量令人惊奇的现象等待发现。”海姆说,“很难从一个研究课题跳到另一个,但值得这样做。比起一辈子研究同一领域,寻找一些意想不到的东西很有意思。”
想象力:不过,除了苦战攻关,海姆和诺沃肖洛夫这座诺贝尔奖杯最闪光之处更在于想象的力量。就连诺奖委员会都形容这对师徒“把科学研究当成快乐的游戏”,“他们知道,兴许哪天就能中了大奖”。有趣的是,安德烈-海姆曾在2000年与另外一名科学家合作,他们使用磁性克服了重力作用,使一只青蛙悬浮在半空中。他们推测使用类似的方法可以试着克服一个人的重力作用,让他在半空中漂浮起来。他们也因此获得了2000年搞笑诺贝尔物理学奖。
合作融洽:像科学精神一样持久的还有两位诺奖得主的深厚情谊。现年36岁的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(现年51岁),此后一直追随,从荷兰的奈梅亨到英国的曼彻斯特。直到今天,诺沃肖洛夫一直把海姆当作老师。他说与老师海姆之间有非常融洽的合作关系。这种融洽的合作结出了硕果,终于在人类科学史册中写下了他们共同的名字。
不以得奖为目的:由于成果要经得起时间考验,许多诺贝尔科学奖项都是在获得成果十几或几十年后才颁发。而石墨烯材料的制备成功距今才6年时间,就获得了诺贝尔奖,这使诺沃肖洛夫感到意外。他说:“今天早上听说这个消息时,我非常惊喜,第一个想法就是奔到实验室告诉整个研究团队。”而海姆则表示,“我从没想过获诺贝尔奖,昨天晚上睡得很踏实”。
平常心:海姆认为,获得诺贝尔奖的有两种人:一种是获奖后就停止了研究,至此终老一生再无成果;一种是生怕别人认为他是偶然获奖的,因此在工作上倍加努力。“我愿意成为第二种人,当然我会像平常一样走进办公室,继续努力工作,继续平常生活。”
尽管海姆说要对获奖保持“平常心”,但他和诺沃肖洛夫获奖的消息乐坏了他们工作和学习过的学校。曼彻斯特大学校长南希·罗斯韦尔说:“这又是一个在对科学的兴趣和实践基础上作出重大发现的例子,他们的发现具有重要的社会经济意义,曼彻斯特大学对两位获奖者表示祝贺。”
未来应用前景
这种“只有一层碳原子厚的碳薄片”,被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、传导电子速度最快的新型材料。
海姆和诺沃肖洛夫2004年制备出石墨烯。这是目前世界上最薄的材料,仅有一个碳原子厚。与所有其他已知材料不同的是,石墨烯高度稳定,即使被切成1纳米宽的元件,导电性也很好。此外,石墨烯单电子晶体管可在室温下工作。而作为热导体,石墨烯比目前任何其他材料的导热效果都好。
比最好的钢铁还硬100倍、比钻石坚硬的石墨烯其实就是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料,是碳的二维结构。其超强硬度、韧性和出色的导电性使得制造超级防弹衣、超轻型火箭、超级计算机不再是科学狂想。
瑞典皇家科学院5日在介绍海姆和诺沃肖洛夫的成就时不乏溢美之词,说制备出石墨烯材料向世界展示了量子物理学的奇妙,“有关成果不仅带来一场电子材料革命,而且还将极大促进汽车、飞机和航天工业的发展”。
科学家特别指出,石墨烯晶体管或许会将摩尔定律的寿命延长。最近数十年,制造商安装在集成电路上的元件越来越多,集成电路上的晶体管数量差不多每两年就会翻番,这就是著名的摩尔定律。摩尔定律总有终结的一天,比如目前所面临的一个问题是,当普遍采用的硅材料尺寸小于10纳米时,用它制造出的晶体管稳定性变差。10纳米成为硅材料技术无法再发挥作用的小型化极限。而石墨烯晶体管却可以突破这一极限,稳定发挥作用。
海姆和诺沃肖洛夫认为,石墨烯晶体管已展示出优点和良好性能,因此石墨烯可能最终会替代硅。
除了制造超小型晶体管,石墨烯还可以用于制造触摸屏、发光板,甚至太阳能电池。如果和其他材料混合,石墨烯还可用于制造更耐热、更结实的电导体,从而使新材料更薄、更轻、更富有弹性,因此其应用前景十分广阔。
美国航天局曾经悬赏400万美元,寻找一种足够坚韧的材料,来制成长达3.7万公里缆线,搭建一座可以直通宇宙的“太空电梯”。正是石墨烯的发现让这个人类可以“一步登天”的梦想变成了可能。
好奇心、想象力、以研究为乐趣、融洽合作使他们获得诺贝尔奖,获奖后保持平常心。
10月5日瑞典皇家科学院的发布会现场(来自新华网)
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