2010年10月5日，瑞典皇家科学院宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位科学家——现年52岁的安德烈·海姆和36岁的康斯坦丁·诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的载流子迁移率、强度和导热性，被誉为“神奇材料”。

研究：“search”而非“research”

石墨烯的发现过程颇具传奇色彩。海姆在2008年接受《科学观察》采访时透露，除了设备和知识储备，一个重要原因是他的“科研恶习”。他对碳纳米管研究领域的浮夸风气感到厌倦，决定尝试将碳纳米管剖开，从而开启了石墨烯的研究。起初，海姆请一名中国博士生将高定向裂解石墨制成薄膜，但得到的碎片仍有约1000层厚。博士生放弃后，海姆亲自尝试，用透明胶带反复撕拉石墨，最终获得了仅10层左右的石墨薄片，这些薄片已表现出特殊的物理性能。这种方法后来被戏称为“透明胶带技术”。海姆曾因用磁性让青蛙悬浮而获得2000年“搞笑诺贝尔奖”，诺贝尔基金会形容这对师徒“把科学研究当成快乐的游戏”。海姆本人则强调，他的研究风格更倾向于“search”（探索）而非“research”（研究）。

应用：从芯片到太空电梯

石墨烯由单层碳原子组成蜂窝状晶格结构，是目前最薄、最坚硬的材料。中科院微电子所所长叶甜春指出，其关键优势在于载流子迁移率比硅高100倍以上。随着摩尔定律逼近物理极限，硅芯片的特征尺寸接近10纳米，石墨烯有望成为替代材料，使芯片运行速度更快、体积更小、更省电。石墨烯芯片的工作频率可达几十万兆赫兹，远超硅芯片的几千兆赫兹。此外，石墨烯还可用于柔性电子产品、智能服装、可折叠显示器、有机太阳能电池、超轻型飞机材料、防弹衣，甚至未来的太空电梯。由于应用前景广阔，两位研究者从第一篇论文发表到获奖仅用了6年时间，这在诺贝尔奖历史上较为罕见。

商业化：三五年或三五十年

尽管前景光明，石墨烯尚未实现大规模应用。叶甜春表示，主要困难在于材料和器件的制备技术。实验室中使用的“透明胶带法”无法用于工业生产，目前最有希望的方法是化学气相沉积法，但最多只能生长出4英寸晶圆级石墨烯，与现代芯片制造所需的12英寸材料仍有差距。石墨烯全面取代硅的时间难以预测，可能三五年，也可能三五十年。相比之下，碳纳米管虽被看好，但商业化应用问题更多。石墨烯的二维平面结构与现有硅基芯片技术兼容性更好，有望基于现有制造技术实现产业化。中国在石墨烯研究方面进展迅速，中科院微电子所已研制出石墨烯器件，物理所与海姆有实质性合作。值得一提的是，海姆2004年发表的首篇石墨烯论文共有9名作者，其中第四和第五位均为中国留学生。