“石墨烯雖然現(xiàn)在已不是一個(gè)新詞，但它將不斷帶給我們新驚喜。”9月20日下午，在浙江大學(xué)的報(bào)告臺(tái)上，2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、英國曼徹斯特大學(xué)介觀科學(xué)與納米技術(shù)中心主任安德烈·海姆和數(shù)百名浙大師生們分享了石墨烯的發(fā)現(xiàn)過程，并表達(dá)了他對(duì)石墨烯科研和應(yīng)用前景的強(qiáng)烈信心。
這次報(bào)告會(huì)是浙江大學(xué)迎接120周年校慶重要活動(dòng)“學(xué)術(shù)大師大講堂”系列講座之一。海姆是繼馬斯金、莫言、克萊齊奧等人后，又一位走進(jìn)浙江大學(xué)的諾貝爾獎(jiǎng)得主。現(xiàn)場(chǎng)他還正式受聘為浙大名譽(yù)教授。
2004年，海姆和同事康斯坦丁•諾沃肖洛夫用普通膠帶紙從石墨中剝離出只有一個(gè)原子厚度的二維材料石墨烯，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。昨天才抵達(dá)杭州的海姆，雖然還對(duì)時(shí)差有些不適應(yīng)，但在談?wù)撚嘘P(guān)石墨烯的話題時(shí)，發(fā)自內(nèi)心的熱愛和激情，讓他保持精神矍鑠。
石墨烯的發(fā)現(xiàn)——最薄，最硬的材料
石墨烯的發(fā)現(xiàn)有多重要？在海姆開始做報(bào)告之前，浙江大學(xué)高分子系教授高超先給在座觀眾做了一次“科普”：“歷史學(xué)家根據(jù)人類使用的材料，將人類歷史劃分為為‘石器時(shí)代’、‘青銅時(shí)代’、‘鐵器時(shí)代’、‘信息時(shí)代’（即‘硅時(shí)代’）等等。石墨烯作為碳的一種特殊形態(tài)被發(fā)現(xiàn)，或許為人類開啟了邁向‘碳時(shí)代’大門的可能性。”
可以彎曲，可以折疊，又不易碎——這樣的手機(jī)，聽起來就像科幻電影里的道具一樣不可思議。然而，在今年年初就有相關(guān)報(bào)道說，中科院重慶研究院制備出了這種“高科技手機(jī)”，而石墨烯就是成功研制它的關(guān)鍵。可彎曲電子產(chǎn)品只是石墨烯開發(fā)應(yīng)用的一個(gè)例子。除此之外，它還可以應(yīng)用于鋰電池導(dǎo)電添加劑、石墨烯改性防腐涂料等領(lǐng)域。
海姆為什么對(duì)石墨烯的科研和應(yīng)用前景保持樂觀？他認(rèn)為，這源于對(duì)石墨烯的認(rèn)識(shí)和理解。報(bào)告會(huì)上，海姆介紹，石墨烯是目前為止發(fā)現(xiàn)的最薄、最堅(jiān)硬的材料，擁有最大的比表面積，可以被拉伸，并且在傳導(dǎo)性和穩(wěn)定性方面性能卓越，特別是具有非常高的熱傳導(dǎo)性和電傳導(dǎo)性。一層石墨烯厚度只有0.3納米，也就是說，如果能用石墨烯取代紙張來印書，那么一本《新華字典》那樣厚的書，就會(huì)有100億頁。
“石墨烯性能卓越。自從它被發(fā)現(xiàn)后，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注該領(lǐng)域。” 如今市場(chǎng)上各種“石墨烯產(chǎn)品”層出不窮，但當(dāng)前對(duì)石墨烯材料的應(yīng)用，還僅僅停留在對(duì)已有材料的改進(jìn)方面。“盡管這些并不是革命性的技術(shù)，但生產(chǎn)成本也沒有增加太多。”海姆相信，這有助于商業(yè)化，從而促進(jìn)石墨烯的研究和發(fā)展。
科研的關(guān)鍵——保持一顆好奇心
作為一個(gè)榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的優(yōu)秀物理學(xué)家，海姆對(duì)浙大師生的科研和學(xué)習(xí)有什么樣的建議呢？海姆用實(shí)際行動(dòng)給出了答案，那就是“保持好奇心”。用普通膠條“撕出”石墨烯，從而獲得諾貝爾獎(jiǎng)，就是源于他那顆“什么都想試一試”的好奇心。
當(dāng)幻燈片上出現(xiàn)了一只“飛翔的青蛙”時(shí)，臺(tái)下觀眾不約而同的發(fā)出笑聲。了解海姆的人都知道，這只青蛙使海姆獲得了2000年的伊格諾貝爾獎(jiǎng)（又稱“搞笑諾貝爾獎(jiǎng)”）。伊格諾貝爾獎(jiǎng)的評(píng)委中有些是真正的諾貝爾獎(jiǎng)得主，它的頒獎(jiǎng)目的是選出那些“乍看之下令人發(fā)笑，之后發(fā)人深省”的研究。
海姆所在的實(shí)驗(yàn)室中，有一臺(tái)能產(chǎn)生強(qiáng)大磁場(chǎng)的設(shè)備。因?yàn)楹闷?，海姆把水倒進(jìn)了這臺(tái)設(shè)備，發(fā)現(xiàn)水浮空了。繼而，他又把西紅柿、草莓等等東西丟了進(jìn)去。“丟進(jìn)一只青蛙”是最異想天開的一次嘗試。這個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)演示了電磁學(xué)的一個(gè)經(jīng)典原理，如今已被收入國外的大學(xué)物理課本。
“飛行青蛙”和“石墨烯的研究”屬于不同領(lǐng)域，其間唯一的關(guān)聯(lián)就是好奇心和探索的樂趣。
“我們對(duì)周圍事物的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。”在報(bào)告的最后，幻燈片定格在了鉛筆寫下的單詞“graphene”（石墨烯）上。“鉛筆在幾百年前就被發(fā)明，鉛筆芯則是碳組成的。然而幾百年里，我們對(duì)石墨烯一無所知。”海姆相信，解決具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題，往往不需要用高深的理論或復(fù)雜的儀器，人們對(duì)日常生活細(xì)致的觀察與靈活地運(yùn)用，才是那塊最關(guān)鍵的“敲門磚”。
（浙江日?qǐng)?bào) 嚴(yán)莉莉 通訊員 周煒/攝影 盧紹慶）
