2010年諾貝爾物理學獎石墨烯成就師生獲獎

http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/world/2010-10/06/c_12631767.htm

新華網 他們曾是師生，現在是同事，他們都出生于俄羅斯，都曾在那裏學習，也曾一同在荷蘭學習和研究，最後他們又一起在英國制備出了石墨烯。這種神奇材料的誕生使安德烈‧海姆和康斯坦丁‧諾沃肖洛夫獲得２０１０年諾貝爾物理學獎。

今年５１歲的海姆目前擁有荷蘭國籍，而３６歲的諾沃肖洛夫擁有英國和俄羅斯雙重國籍。不管是什麼國籍，兩個人的傑出成就都在英國曼徹斯特大學取得。諾沃肖洛夫至今仍把海姆當作老師，他說與老師海姆之間有非常融洽的合作研究關係。這種融洽的合作結出了碩果。

瑞典皇家科學院５日在介紹海姆和諾沃肖洛夫的成就時不乏溢美之詞，說制備出石墨烯材料向世界展示了量子物理學的奇妙，“有關成果不僅帶來一場電子材料革命，而且還將極大促進汽車、飛機和航天工業的發展”。

海姆和諾沃肖洛夫２００４年制備出石墨烯。這是目前世界上最薄的材料，僅有一個碳原子厚。與所有其他已知材料不同的是，石墨烯高度穩定，即使被切成１納米寬的元件，導電性也很好。此外，石墨烯單電子晶體管可在室溫下工作。而作為熱導體，石墨烯比目前任何其他材料的導熱效果都好。

科學家特別指出，石墨烯晶體管或許會將摩爾定律的壽命延長。最近數十年，制造商安裝在集成電路上的元件越來越多，集成電路上的晶體管數量差不多每兩年就會翻番，這就是著名的摩爾定律。摩爾定律總有終結的一天，比如目前所面臨的一個問題是，當普遍採用的硅材料尺寸小于１０納米時，用它制造出的晶體管穩定性變差。１０納米成為硅材料技術無法再發揮作用的小型化極限。而石墨烯晶體管卻可以突破這一極限，穩定發揮作用。

海姆和諾沃肖洛夫認為，石墨烯晶體管已展示出優點和良好性能，因此石墨烯可能最終會替代硅。

除了制造超小型晶體管，石墨烯還可以用于制造觸摸屏、發光板，甚至太陽能電池。如果和其他材料混合，石墨烯還可用于制造更耐熱、更結實的電導體，從而使新材料更薄、更輕、更富有彈性，因此其應用前景十分廣闊。

由于成果要經得起時間考驗，許多諾貝爾科學獎項都是在獲得成果十幾或幾十年後才頒發。而石墨烯材料的制備成功距今才６年時間，就獲得了諾貝爾獎，這使諾沃肖洛夫感到意外。他說：“今天早上聽說這個消息時，我非常驚喜，第一個想法就是奔到實驗室告訴整個研究團隊。”而海姆則表示，“我從沒想過獲諾貝爾獎，昨天晚上睡得很踏實”。

海姆認為，獲得諾貝爾獎的有兩種人：一種是獲獎後就停止了研究，至此終老一生再無成果；一種是生怕別人認為他是偶然獲獎的，因此在工作上倍加努力。“我願意成為第二種人，當然我會像平常一樣走進辦公室，繼續努力工作，繼續平常生活。”

盡管海姆說要對獲獎保持“平常心”，但他和諾沃肖洛夫獲獎的消息樂壞了他們工作和學習過的學校。曼徹斯特大學校長南希‧羅斯韋爾說：“這又是一個在對科學的興趣和實踐基礎上作出重大發現的例子，他們的發現具有重要的社會經濟意義，曼徹斯特大學對兩位獲獎者表示祝賀。”

“我們學校一下子培養了兩個諾貝爾獎得主！”在５日接受新華社記者採訪時，荷蘭奈梅亨大學分子材料研究所所長伊萬‧霍利曼顯得非常興奮。海姆同時受聘于荷蘭奈梅亨大學分子材料研究所，而諾沃肖洛夫也曾在該校學習。霍利曼說：“海姆已在這裏工作十年，我們會和校長一起為他開香檳慶祝。另外一名諾貝爾物理學獎得主諾沃肖洛夫也是在我們研究所獲得博士學位的，我們對他們獲獎感到非常高興。”

海姆和諾沃肖洛夫的故鄉是俄羅斯，並且都在俄羅斯完成了一定的學業。俄羅斯科學院副院長麥夏茨在接受媒體採訪時表示，對海姆和諾沃肖洛夫獲獎表示“驚嘆”，很高興來自俄羅斯的天才能在人才濟濟的曼徹斯特大學脫穎而出。

得主小傳:把研究工作視為"遊戲"

　　諾貝爾物理學獎評審委員會說，之所以授予這兩位俄羅斯裔科學家物理學獎，是為了獎勵他們“研究二維材料石墨烯的開創性實驗”。

　　對海姆和諾沃肖洛夫研究的石墨烯，評審委員會發布的新聞稿稱之為“完美原子晶體”，作為二維結構單層碳原子材料，強度相當于鋼的１００倍，導電性能好、導熱性能強。

　　海姆１９５８年出生于俄羅斯索契，１９８７年獲得博士學位，現任曼徹斯特大學教授：諾沃肖洛夫１９７４年出生于俄羅斯下塔吉爾，２００４年獲得荷蘭奈梅亨大學博士學位，現任曼徹斯特大學教授。諾沃肖洛夫是自１９７３年以來最年輕的物理學獎得主。宣布獲獎者並介紹獲獎成果之後，會議室內大屏幕定格顯現海姆和諾沃肖洛夫的照片，評審委員會現場電話連線海姆，讓他與記者互動。瑞典電視臺一名記者首先提問，欲知獲獎感受，海姆答曰“意料之外、震驚”，說他忘了當天是物理學獎揭曉的日子，而話語間卻難以掩飾喜悅心情。

　　瑞典《每日新聞》記者問及當天後續日程安排，海姆回答：“回去工作。”海姆前一天工作到晚９時，５日早晨接獲評審委員會獲獎通知時正在電腦前回復一份郵件。依照他的說法，前一天睡得不錯。“我今天打算繼續工作，完成上星期沒有寫完的一篇論文，”他說，“我試著像以前一樣生活，”因為自己不是因為獲獎就會“余生停止工作的人”。

　　幾個小時後，諾沃肖洛夫受到一名記者電話“騷擾”，卻不願放下手頭實驗，于是反問：“如果我現在不停下實驗，是不是以後就不再有機會（接受採訪）？”

　　海姆現年５１歲，諾沃肖洛夫３６歲。兩人在荷蘭奈梅亨大學相識，諾沃肖洛夫完成博士學業後追隨海姆到英國曼徹斯特大學工作，在實驗室內應用“機械微應力技術”獲得石墨烯，２００４年１０月發表第一篇論文。兩人將分享１０００萬瑞典克朗（約合１５０萬美元）諾貝爾獎獎金。

　　新聞發布會上，美聯社記者問及石墨烯的應用前景，海姆回答，他無法作具體預測，但以塑料作比，推斷石墨烯“有改變人們生活的潛力”。

　　海姆坦言，一些同事先前告訴他，石墨烯研究會成為諾貝爾獎獲獎項目。他的回應是，“不認為（發表第一篇論文）６年後就會獲獎”。歷年來，但凡自然科學類研究，從取得成果至獲得諾獎，多數間隔幾十年。以４日揭曉的諾貝爾生理學或醫學獎為例，英國人羅伯特‧愛德華茲二十世紀５０年代著手研究，１９７８年促生第一名試管嬰兒，如今因８５歲的年齡和惡化的健康狀況無法與媒體和公眾交流。

　　自然科學成果，需要經受時間以及後人檢驗。

　　一名記者新聞發布會後採訪一名評審委員時提出疑問，海姆和諾沃肖洛夫是否僅憑最初那一篇論文就在６年後獲獎，所獲回答是：當然不是以一篇論文為依據，而涉及石墨烯的“分離、認定和分類”。評審委員會認為，石墨烯可以應用于晶體管、觸摸屏、基因測序等領域，同時有望幫助物理學家在量子物理學研究領域取得新突破。新聞稿中，評審委員會介紹，把研究工作視為“遊戲”是海姆和康斯坦丁團隊的特點之一，“在過程中學習，誰知道，或許有一天會中大獎”.

2010年諾貝爾物理學獎新聞背景：石墨烯

　　諾貝爾物理學獎評審委員會在向媒體發布的材料中介紹，石墨烯不僅“最薄、最強”，而且導電性能類似金屬銅，導熱性能超過所有已知材料。

　　以性狀類似鉛筆芯的石墨為實驗對象，本年度物理學獎獲得者安德烈‧海姆和康斯坦丁‧諾沃肖洛夫最初使用普通膠帶，以“粘取”方法剝離出一片石墨烯。那一刻，依照先前認知，科學界不少人相信，作為碳的二維晶體，石墨烯如此之薄，受熱力學影響，不可能穩定存在。

　　回想當時，海姆５日通過電話告訴獲獎新聞發布會：“這是一種笨辦法，真正難點是後來……”石墨烯幾乎完全透明，卻極為致密，即使原子尺寸最小的氦氣也無法穿透。這些性狀可由量子物理學加以解釋。

　 石墨烯與塑料混合，可望形成導體，用于輸送電子，同時具備更強的機械性能和耐熱性能。
物理學獎評審委員會預期，石墨烯與塑料復合，可以憑借韌性，創制“新型超強材料”，兼具超薄、超柔和超輕特性。

　　如果說“新材料”一詞還不足以激發媒體受眾的想像力，那麼，評審委員會在新聞稿中告知：“今後，衛星、飛機和轎車可以用這類新型復合材料制造。”在特定領域內，如電子行業，石墨烯因具備透明和良導體性狀，適合制作透明觸摸屏、透光板和太陽能電池。如用于制造晶體管集成電路，石墨烯可望超越硅晶體，突破現有物理極限，使電腦運行速度更快、能耗降低。

　　微觀尺度上，單片石墨烯厚度為０.３３５納米，２０萬片石墨烯疊加才可以與一絲人體頭發相比。石墨烯研究，觸動物理學領域形成一個新科目，從量子物理學現象入手，可能促生一係列兩維結構碳原子新材料。

　　事實上，早在二十世紀９０年代初期，當時獲稱“布基球”的網格球狀碳６０分子成為化學界研究熱門之時，碳就成為尋求新材料的重點方向。一段時期內，據估計，化學界大約７０％的論文以碳材料為課題。如今，碳材料研究從化學延伸至物理學，從基礎理論延伸至應用，各國科學家正探索並開拓各種可能性。