安德烈·海姆:讚美石墨烯

諾貝爾獎得主解釋了為什麼這種碳片值得獲得今年的獎項。

作者:傑夫·布魯姆菲爾

今年的諾貝爾物理學獎頒給了發現單原子厚度碳片(即石墨烯)的科學家。英國曼徹斯特大學的安德烈·海姆(與他的同事康斯坦丁·諾沃肖洛夫分享了該獎項)在《自然》雜誌上解釋了為什麼石墨烯值得獲獎,以及他為什麼沒有為其申請專利。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)


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用一句話概括,什麼是石墨烯?

石墨烯是石墨的單層平面,必須從塊狀石墨中剝離出來才能顯示其驚人的特性。

這些特性是什麼?

它是你能想象到的最薄的材料。它還具有最大的表面重量比:一克石墨烯可以覆蓋幾個足球場(在曼徹斯特,你知道,我們用足球場來衡量表面積)。它也是有史以來測得的最堅固的材料;它是我們所知最堅硬的材料;它是最有彈性的晶體。這還不是所有最高階的形容詞,但它已經非常令人印象深刻了。

很多人都預計你會獲獎,但沒想到會在2004年發現之後這麼快。你期待它嗎?

我沒覺得今年會發生。我當時想的是明年或者2014年。我睡得很香,沒有太多期望。是的,這很好,這很好。

石墨烯獲獎了,但實際上還沒有太多應用。你認為是不是太早了?

不。如果你仔細閱讀頒獎詞,這個獎是頒給石墨烯的特性的;它不是因為尚未實現的期望而頒發的。歐內斯特·盧瑟福在1908年獲得的諾貝爾化學獎不是因為核電站而頒發的——他活不到那麼久——而是因為展示了原子物理學有多麼有趣而頒發的。我認為諾貝爾獎委員會做得很好。

你認為碳奈米管被不公平地忽視了嗎?

很難評判;我有點擔心自己有偏見。如果這個獎是為了讓石墨烯受到科學界的關注而頒發的,那麼從碳奈米管手中奪走這個獎是不公平的。但它是因石墨烯的特性而頒發的,我認為碳奈米管沒有提供那麼多的特性。每個人都知道——在物理學方面,而不是應用方面——碳奈米管不如石墨烯成功。

你認為為什麼石墨烯在物理學界如此受歡迎?

我認為石墨烯有三個重要的方面。它是二維的,這是研究基礎物理學的最佳維度。第二點是石墨烯的質量,這源於其極強的碳-碳鍵。最後,該系統也是金屬的。

你認為石墨烯首先會被用於什麼?

兩三個月前,我在韓國,他們給我看了一份三星公司編纂的石墨烯路線圖。這份路線圖上大約有 50 個點,對應著特定的應用。其中一個最接近、且具有合理市場價值的應用是柔性觸控式螢幕。三星預計會在兩到三年內推出相關產品。

你還沒有為石墨烯申請專利。這是為什麼?

我們考慮過申請專利;我們準備了一份專利,並且幾乎要提交了。然後,我與一家大型跨國電子公司進行了交流。我在一次會議上找到一個人,對他說:“我們有一項專利即將問世,你們是否有興趣在未來幾年贊助它?”保持一項專利20年是相當昂貴的。那個人告訴我:“我們正在關注石墨烯,它可能在長期內有發展前景。如果10年後我們發現它真的像它承諾的那樣好,我們會投入一百名專利律師,每天寫一百項專利,而你將用你餘生和你們小島的國內生產總值來起訴我們。”這是直接引用。

我考慮了這種傲慢的言論,我意識到它有多麼有用。在那個階段為石墨烯申請專利是沒有意義的。你需要具體:你需要有具體的應用和工業合作伙伴。不幸的是,在許多國家,包括這個國家,人們認為申請專利是一種成就。在我的情況下,這將是對納稅人資金的浪費。

最後,你是否是那些獲得諾貝爾獎後會發瘋的獲獎者之一?

正如我之前所說,有些人停止做科學,只是做瘋狂和尷尬的事情;另一些人則試圖證明他們是值得的,並過度投入研究,以至於他們以不同的方式發瘋;當然,有些諾貝爾獎獲得者在獲得該獎時實際上已經老糊塗了。我會盡量保持理智。

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