请回答2020|“撕”胶带、“飞”青蛙,全球唯一双料诺奖:面对难题,永葆好奇
2020-12-30
WLF
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  世界顶尖科学家论坛(WLF)联手字节跳动,推出年度特别节目《科学家,请回答2020》。今日出场的是“石墨烯之父”、全球唯一一位诺贝尔科学奖与搞笑诺贝尔奖双料得主安德烈·盖姆(Andre Geim)。


一、开启二维材料新世界

  2020年,产生了众多重量级的科学成果。其中关于石墨烯的消息不算太轰动,却有可能给大众的生活带来便利:有汽车厂商宣布石墨烯电池研制成功,华为也取得了石墨烯电池的专利。电动汽车的续航瓶颈有望得到解决,手机电量焦虑症也很有可能被根除。

  这一切得益于石墨烯。石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的新型纳米材料。它可用于航空航天、军事高精尖领域。因此被称为“新材料之王”。 

  在节目中,盖姆介绍了石墨烯的最大特色:“你环顾四周时,目光所及均为三维材料,有厚度、长度、宽度。但石墨烯仅由一层碳原子构成,是二维材料。

  “这颠覆了古往今来所有科学家的认知。我获得诺贝尔物理学奖,并不是因为什么具体的应用,而是因为石墨烯的出现,开启了二维材料的新世界。”

盖姆在节目中介绍石墨烯的特色
图|WLF独家

二、打开脑洞,打开科学之门

  令人匪夷所思的是,如此巨大的突破,竟然是以一种“小学生做手工”的方式完成的。

  在盖姆之前,有众多科学家利用各种先进仪器与技术,希望能切割出单层原子的碳结构,均未能如愿。 

  2004年,脑洞大开的盖姆和同事,突然有了一个想法,他们在一张涂满铅笔笔迹的纸上,用透明胶带反复粘贴,如此一来,竟剥离出仅由一层碳原子构成的薄片,也就是石墨烯。 

  其实,实验室里用胶带粘石墨是常规操作。因为石墨是片状结构,需要用仪器观察石墨时,研究员往往会用胶带去除石墨表层,从而露出一个干净的表面。但别人撕下来的胶带都被丢进了垃圾桶,只有盖姆对废弃的胶带和粘着的石墨表层产生了好奇,并动手干到底。

  好奇,驱动着手的实验行动,这就是盖姆的风格。在因为发现石墨烯获得2010年诺贝尔物理学奖之前,盖姆因为“磁悬浮青蛙”,获得了2000年搞笑诺贝尔物理学奖。这一“成果”的诞生,则是因为盖姆对实验室里能产生20特斯拉强磁场的超导磁铁产生了好奇:如果把水、甚至生物体丢进这样的强磁场里,会发生什么?就这样,一只青蛙在磁场里,飞了起来。

盖姆的“磁悬浮青蛙”
图|SLATE

  “我总是对周边的一切充满好奇。在我看来,推动基础科学前进的最大动力,就是人类源源不断的好奇心。”

  在盖姆看来,以好奇心推动科学进步,才能解决2020年人类面临的各种难题。正如盖姆在接受WLF的专访中所言:“2021年,或许我们仍将继续生存在新冠疫情的阴影中。然而祸福相依,科学取得了前所未有的关注。相信科学不但能够将人们从疫情中解救出来,而且还能为人类当下面临的诸多问题提供解决方案。”

盖姆在第二届WLF上
图|WLF独家

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