【新闻网讯 记者 黄娉婷】10月22日下午,中国科学院研究生院举办“解读2010年诺贝尔奖报告会”,研究生院副院长苏刚教授为广大师生作了主题为“世界上最薄最强的材料——石墨烯”的诺贝尔物理学奖解读报告。
2010年诺贝尔物理学奖颁发给了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。这个“玩出来的诺贝尔奖”因何而得?究竟值不值得?苏刚教授对两个问题进行了详细解析。
在游戏中进行科学研究
2000年,安德烈·海姆及其同伴迈克尔·贝利爵士因利用磁性克服重力的原理展示了“强磁场中悬浮起来的青蛙”获得搞笑诺贝尔奖(The Ig Nobel Prizes),引人发笑的搞笑诺贝尔奖被安德烈·海姆视为对科学研究一种鼓励,“将物理学变得更加通俗易懂,更加贴近非物理学家是我们的责任,而这个奖有助于我们做到这一点。”
在随后的研究中,安德烈·海姆发现蜥蜴的四肢具有自清洁、反复粘贴的特点,并由此发明了吸力极大的人工蜥蜴脚(Gecko Tape),利用这个新发明制造成很小一片人工蜥蜴脚,成功垂直吊起了15cm高的蜘蛛侠玩偶。
2004年,同样是在近乎游戏的研究过程中,石墨烯(Graphene)在经过无数次的透明胶带粘过后被成功剥离出来,正是这个看似漫无目的的游戏诞生了不朽的神奇。
持之以恒 “粘”出诺贝尔奖
从1564年铅笔诞生出现的多层石墨烯到今天单层石墨烯的广泛应用,从1999年运用AFM方法获取石墨,到今天的透明胶带法获取石墨烯,安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫“克服了观念困难和制作困难”,抱着打破热扰动破坏二维晶体材料稳定性的传统认知的观念,有效利用每周五晚上学校空闲下来的公用实验室资源和安静的研究环境,持之以恒用透明胶带粘出来了一个伟大发现。“一个50后带着一个70后”,出人意料的发现了拥有奇特物理性质,且具有广阔应用前景的石墨烯,引领了该领域的快速发展。
碳具有石墨、金刚石、碳纳米管等不同形式,石墨烯同样也是由碳原子所组成的六边形单原子层,其厚度仅为普通纸片的一百万分之一,硬度比金刚石还要大,导电性在室温下是迄今为止最好的材料……石墨烯可看成是所有石墨材料的母体。在2004年关于单层石墨烯的文章第一次公开发表后,2009年就有600多篇相关文章对其性质和应用进行了多方面研究,安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫单层石墨烯的发现对相关领域的发展起到了显著的推动作用。现在人们已经发明了多种制备石墨烯的方法
在谈到今年诺贝尔物理学奖的启发时,苏刚教授指出,对大自然的好奇心和持之以恒的探索,是出人意料的科学发现的前提;科学探索要打破传统的认知观念,研究对象要拥有奇特有趣的性质,研究成果要具有美好广阔的应用前景,并能引领该领域的快速发展。
在实际应用中体现无穷价值
石墨烯具有极其广泛的应用价值,随着研究的进一步深入,其商业化趋势也逐渐凸显,实现了理论研究到实际应用的良好对接。在已出现的石墨烯超市中,人们能够买到售价225美元/英镑的石墨和Scotch胶带,用来制做透明电极、导线、场效应晶体管、便携式显示屏、超级电容器等……鉴于石墨烯在裁剪到纳米尺度时,性能十分稳定,导电能力、导热能力、散热能力都很强,HP,Intel,IBM等厂商都有对其产生了浓厚兴趣,以期在不远的将来人们用石墨烯代替硅,来制造新一代微电子器件,从而更好地满足人们对提高计算机性能的需求。
报告会结束后,苏刚教授就在场师生提出的“C60在微电子方面的应用前景怎么样?”“如何保证剥离出来的石墨烯为单层结构?”“怎么处理单层石墨烯的褶皱问题?”“透明胶带粘离是否适合于石墨烯的工业化生产?”“石墨烯是否具有催化作用?”“石墨烯在生物材料方面的应用及其安全性如何?”等问题一一作出了解答。
苏刚教授主要从事凝聚态理论物理、统计物理及计算材料物理等方面的研究。目前承担着国家自然科学基金重点项目、中科院创新工程重要方向性项目等,已在包括《Phys. Rev. Lett.》、《J. Am. Chem. Soc.》、《Angew. Chem. Int. Ed.》等学术期刊和专著上发表了150余篇研究论文和章节,担任10余种国际学术期刊审稿人。
本次报告会由科研处和物理学院组织,科研处处长乔从丰教授、物理学院执行院长倪明玖教授等出席报告会。