铅笔芯上的“开创性研究”

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  本期主角:安德烈·海姆
  神奇咒语:还有大量令人惊奇的东西等待被发现,这让我感到很有意思。
  行动故事:
  1.专注做感兴趣的事情
  安德烈·海姆,1958年出生于俄罗斯西南部城市索契。他在俄罗斯读完大学,获得博士学位,被荷兰奈梅亨大学聘为教授,后来又到了英国曼彻斯特大学任教。他是个非常好奇的人,经常想出有趣的点子,动手进行实验。
  2.把科研视为“游戏”
  2000年,海姆和英国人迈克尔·贝瑞进行了一项有趣的实验。他们利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,采用类似的方法,可以试着让一个人在半空中漂浮起来。2003年,海姆用一种叫做“卡普顿”的物质,设计出了有着极小绒毛的材料,用来模仿壁虎脚上的绒毛。他将一平方厘米的绒毛安在一个垂直平面上,支撑起一公斤的重量。他认为,这项研究或许可以制作出“蜘蛛侠”穿的那种衣服。海姆像玩游戏一样做研究,他说:“从一个研究课题跳到另一个课题会面临很多困难,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更有意思。”
  3.铅笔芯上的“魔术”
  铅笔芯是用石墨做成的。2004年,海姆和他的学生诺沃肖洛夫用透明胶带在铅笔芯上粘来粘去,粘下薄片。这样的薄片包含许多层石墨烯。但反复粘上十次到二十次后,薄片就变得越来越薄。他们把剥离下来的薄片放在显微镜下,观察到了单层石墨烯。就这样,第一种二维晶体材料正式出现了。它的厚度只有0.34纳米,而20万片石墨烯加在一起,才相当于一根头发丝。这个实验的关键性设备就是透明胶带,他们用最简单的方式,获得了最新奇的科学发现。
  
  惊喜收获:
  2009年,海姆因对石墨烯领域的研究,荣获科伯尔欧洲科学奖。2010年,安德烈·海姆和他的学生康斯坦丁·诺沃肖洛夫,因“研究二维材料石墨烯的开创性实验”而获得诺贝尔物理学奖。
  
  主持人语:
  碳是最重要的元素之一,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。海姆和他的学生诺沃肖洛夫揭示了碳的另一张奇妙的脸孔:石墨烯。它非常薄,可以说没有高度,只有长和宽,是二维而不是三维的。它是人类已知的最薄材料,强度却是钢材的100倍。它是目前已知的导电速度最快、力学强度最大、导热能力最强的材料。瑞典皇家科学院认为,石墨烯作为一种新“超级材料”,适合制作透明的触摸屏,轻型显示屏,甚至太阳能电池。还可用于制造卫星、飞机、汽车,并应用于超级计算机的研发。它能代替现有晶体管的材料硅,使电脑运行速度更快。
  (责任编辑 邓湘子)
其他文献
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