2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的俄罗斯裔科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在二维材料石墨烯的开创性实验研究。两人将分享1000万瑞典克朗(约合150万美元)的奖金。
石墨烯:最薄、最强的材料
石墨烯是碳的一种同素异形体,具有单原子层厚度的二维结构。它不仅是已知最薄的材料(单片厚度仅0.335纳米,20万片叠加才相当于一根头发丝的直径),而且强度极高,导电性能媲美金属铜,导热性能超过所有已知材料。此外,石墨烯几乎完全透明,却极为致密,连最小的氦原子也无法穿透。
简单方法赢得诺奖:透明胶带剥离法
海姆和诺沃肖洛夫在2004年首次通过一种极其简单的方法获得石墨烯:他们使用普通透明胶带,从石墨上反复粘贴剥离,最终得到单层碳原子薄膜。这一方法令科学界惊讶,因为如此重大的发现竟源于如此简单的实验。牛津大学物理学教授保罗·拉达埃利评论道:“在这个复杂的年代,有许多像超级对撞机一样的设备,但他们成功地用透明胶带赢得了诺贝尔奖。”
把研究当作“游戏”
诺贝尔奖评审委员会指出,海姆团队的特点之一是将研究工作视为“游戏”,在过程中学习,并期待意外之喜。海姆本人也承认,他喜欢探索新领域,去年已开始投身另一课题。他说:“我的经历表明,还有大量令人惊奇的现象等待发现。很难从一个研究课题跳到另一个,但值得这样做。”
师徒合作:指挥者与操作员
海姆现年51岁,诺沃肖洛夫36岁,两人均出生于俄罗斯。他们在荷兰奈梅亨大学相识,诺沃肖洛夫完成博士学业后追随海姆到曼彻斯特大学工作。曾在荷兰与海姆共事的教授扬·凯斯·马安形容,海姆如同指挥者,诺沃肖洛夫则是操作员,两人合作无间,共同取得了这一成就。
海姆的“搞笑诺奖”经历
值得一提的是,海姆曾于2000年与另一位科学家因磁悬浮青蛙实验获得搞笑诺贝尔物理学奖。他们利用强磁场使青蛙悬浮在空中,展示了抗磁性的奇妙现象。
俄罗斯反思人才外流
两位俄裔科学家的获奖引发了俄罗斯国内对人才流失的反思。俄罗斯总统梅德韦杰夫批评政府未能为年轻学者提供有吸引力的条件,导致大量天才科学家出国发展。莫斯科理工大学教授米哈伊尔·特鲁宁指出,如果条件允许,他们在俄罗斯也能取得这些成果,但现实是俄罗斯流失了大批科学家和学生。已故诺贝尔奖得主维塔利·金茨堡也曾批评俄学术界存在官僚主义和资金使用不当等问题。
石墨烯的应用前景
石墨烯在晶体管、触摸屏、基因测序等领域具有广阔的应用前景,同时有望推动量子物理学的新突破。尽管从发现到获奖仅6年时间,但评审委员会强调,奖项是基于石墨烯的“分离、认定和分类”等一系列工作,而非单篇论文。