关注我们: 登录 |  会员中心  | 手机版 | English

你还没有登录 请先 登录 ,如果你还不是我们的会员, 请先注册 

中仿科技社区中心

祝贺Gemi和他的石墨烯

  发表时间 : 2010-10-19 14:38    所属类别 : 多物理场分析

Geim是个有很多稀奇古怪想法的实验物理学家。把青蛙放进磁场去磁悬浮一下,算是一个。论文发表在 Eur. J. Phys,并为他赢得Ig Nobel。

他还研究了蜥蜴手掌掌纹的微结构,是如何和外界依靠范德瓦尔斯力产生粘性的。这篇论文发表在Nature Materials上,其中有张图片如下:蜘蛛侠玩偶的右手掌心处是他们模仿蜥蜴掌纹开发出的的新干燥粘性材料,蜘蛛侠通过这层材料被吸附在玻璃板上。TBBT的谢耳朵把漫画英雄印在T恤上,Geim是把漫画英雄写在论文里,发表在顶级刊物上。

294

当然,最影响深远的一次奇思妙想则是他石墨烯(grahene)的工作。石墨是个常见的材料,人们已经研究了近百年,石墨是层状结构,每一个碳原子层(石墨烯)靠范德瓦尔斯力吸在一起。又是范德瓦尔斯力!从前研究蜥蜴的时候,Geim要想办法用材料去模拟蜥蜴手掌去产生足够的范力,现在研究石墨烯,他要想办法怎么打破层之间的范力,剥离出单层碳原子。他和Novoselov打算用透明胶带(没错,就是办公室里常用的,最便宜的那种)。

和他同时尝试剥离石墨烯的还有哥伦比亚的年轻教授 P. Kim的科研小组。他们用的方法看上去更“高科技”一些,用AFM(原子力显微镜)的针尖扫过石墨顶端,企图依靠针尖的力量带下来几片石墨烯。

后来的结果大家都知道了,透明胶方法赢了AFM。在一次报告上,Kim说,当他听到Geim用透明胶法实现了单层石墨烯的时候,他心想,完蛋了,我可能拿不到终身教职了。不过,因为他跟进得很快,随后发表了几篇很重要的论文,现在已经成为正教授。

youtube上面有很多视频介绍到底怎么用透明胶剥graphene,有兴趣可以自行搜索。这个方法最神奇的地方在于,那么薄薄一层材料,居然可以用肉眼在显微镜下看到。

当然在科学发现中,好运气是重要的一部分。在剥离graphene的时候,Geim他们用的硅衬底上的氧化层是300纳米厚,后来人们发现,如果用其他厚度的氧化层,他们很可能无法在显微镜下看到单层graphene。

很多人觉得graphene不配拿诺贝尔奖,我相信这些人并不理解graphene这个体系的独特之处,就在前几天,人们在拉伸的graphene样品里发现朗道能级断裂,这说明拉伸对于graphene来说,相当于产生了上百特斯拉的赝磁场,这种宏观量子效应或许可以用来设计新的器件。

去年诺奖给了光纤,今年给了graphene,并不像人们预测的那样不同领域的研究轮流坐庄。这说明,一笔写不出两个物理,无论是什么领域,用的都是相对论和量子力学,用的都是同样的思维方法和观察方式。graphene发现以后,高能领域的人也很兴奋,他们设计了很多实验,希望用这个独特的二维体系去模拟一些高能领域内的难题。所以,你看,在真正的物理学家眼里,凝聚态并不只是固体和液体。

本文引用地址:http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=371466

顺便说说Geim叙述了发现石墨烯的有趣故事,这是两年前Geim在他办公室接受Science Watch采访时讲的。

Geim说他的实验室里刚来了一位来自中国的博士生。我买了一块高定向裂解石墨(HOPG),请这位博士生制成薄膜,要求尽可能地薄。起初我给他一台精巧的抛光机让他研磨。三周后他来见我,他说成功了。他给我看一个培养皿,在培养皿底部有一些石墨的小斑点。我用显微
镜观察,估计这些石墨碎片仍然有10微米厚,大概1000层左右。我问他:“你能否再研磨得薄一点?”这位博士生说:“我需要另一快HOPG” 一块HOPG的售价当时约300美元。Geim说“我当时向他解释时一定是不太礼貌,我说你不必磨掉整块砖头才指望获得一粒沙子吧。不料他同样有礼貌地回答道:“如果你这么聪明,你自己试试。”这就是一个转折点,面对学生的叫板,Geim自己来试,决定用透明胶带。


后面的故事大家可能都知道了,先在胶带上粘一小块石墨、折叠,然后再撕开胶带,薄片也随之一分为二。屡次重复这一过程,即可将石墨减薄,他们很快获得了更薄的石墨,一周后用这些石墨片制成了具有栅控特性的电子器件,类似晶体管,其实当时所用的石墨片并非单原子层(石墨烯)的,10层左右, 但Geim唯恐有人也在探索同样的工作,于是等不及拿到单层石墨烯就匆匆往前做的。一开始Novoselov可能没有参加,是后来才介入的,其强项可能是电学测量方面的,假如我们这位中国博士生按Geim的要求获得石墨烯薄片,那么获诺贝尔奖可能这位博士生也有份的。遗憾吗?这就是科学研究,机会、偶然与必然是相伴的。不同的性格会决定研究者的工作风格,同样会决定各自的命运。

个人观点:碳纳米管几十年的研究没有获奖,真的很冤。。。
分享到    豆瓣网 开心网 人人网 QQ书签 Google     2718个朋友已经阅读过这篇文章    

用户评论

姓名
评论内容
没有找到数据.
,


社区统计

  • 总注册用户: 339640
  • 新加入用户: investmentscorne
  • 讨论区主题数: 6130(今日:0)
  • 讨论区回复数: 14757(今日:0)
    当前在线用户(0):