专访诺奖得主、石墨烯之父盖姆:石墨烯是过度炒作的受害者

足球比分 2022-11-12 18:05 38

摘要:·“石墨烯变成了这么多产品的广告卖点,却可能根本没有改善这些产品的任何特性。”·“要成为一名像样的优秀科学家,需要做大量工作。这不是100米赛跑,而是一生都要跑...

·“石墨烯变成了这么多产品的广告卖点,掘金“双减”后遭减持,科大讯飞还需要再思考可能根本没有改善这些产品的任何特性。”

·“要成为一名像样的优秀科学家,需要做大量工作。这不是100米赛跑,而是一生都要跑下去,学习一辈子,努力一辈子,让研究成为你的爱好。”

被誉为“石墨烯之父”的诺贝尔物理学奖得主安德烈·盖姆(Andre Geim),曾经对广告中提到的石墨烯的“神奇作用”感到非常愤怒,如今的他已能平静看待,“人们必须意识到,有专门的机构去了解广告是否准确。但从某种意义上说,石墨烯是过度炒作的受害者。”

11月5日,现为英国曼彻斯特大学教授的盖姆在第五届世界顶尖科学家论坛开幕前夕接受澎湃科技(www.efvip.cn)专访时如此表示。

诺贝尔物理学奖得主安德烈·盖姆(Andre Geim)在第二届世界顶尖科学家碳大会上发言。

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构材料,只有一个碳原子厚度,属于二维材料。2004年,盖姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)通过“撕胶带”的方式获得了单层石墨结构。他们使用普通胶带用纯石墨剥离石墨烯层,直到只剩下一层石墨烯,将胶带组件溶解在丙酮中并干燥后,就可以在显微镜下观察到石墨烯。6年后,因这一开创性实验研究,盖姆与诺沃肖洛夫共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。

盖姆说,当我们谈论石墨烯时,实际上不仅仅谈论的是石墨烯,还有石墨烯的许多“兄弟姐妹”,这些材料被称为二维材料。虽然目前似乎没有任何革命性的应用,但在未来,通过不断改进,将进一步提高产品的质量以实现革命性应用,但我们仍需等待10年甚至20年。

1958年,盖姆出生于苏联索契,20世纪70年代前往莫斯科物理与技术学院 (Phystech)求学,此后在英国诺丁汉大学短暂任职,后被任命为荷兰拉德堡德大学(Radboud University Nijmegen)的副教授。1997年,盖姆把一只青蛙放入强磁场中,得到了“悬浮青蛙”,并因此在2000年获得了“搞笑诺贝尔物理学奖”。

2001年,盖姆进入曼彻斯特大学任教。在2003年的概念验证研究中,他成功地制作了一小块“壁虎胶带”,其工作原理与壁虎脚趾黏性相同。此前,一个美国科学家团队研究称,壁虎之所以能够爬墙,是因为它们的脚趾上覆盖着数十亿根细毛,这些细毛会产生分子间作用力。

安德烈·盖姆(Andre Geim)与康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)在实验室里。他们共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。

盖姆的实验室屋顶上悬挂着蜘蛛侠模型,以展示其粘性。在接下来的十年里,世界各地都在进行类似的实验,能够将平板电视悬挂在微小的、超黏性的材料上,这种材料很快就可以进入市场。

在壁虎实验成功一年后,盖姆和他的团队通过实验成功分离出一层石墨,他将其命名为“石墨烯”。

因在磁悬浮、壁虎胶带和石墨烯三个前沿研究方面的贡献,盖姆多次被汤森路透评为世界上最活跃的科学家之一。他总试图找到一些无人发现的事物,也曾经每5年就从一个研究领域跳到另一个领域。

盖姆说,好奇心让他肾上腺素激增,当他发现一些新事物时,会觉得这就是“尤里卡时刻”(指灵感降临,并获得重大发现的时刻)。这种肾上腺素和好奇心驱动他寻找有趣的事物。

“真正有趣的研究就像一个多维的国际象棋,不是8*8的棋。从一个专业领域拿一些东西,从另一个学科拿一些东西,试着把它结合成可能我感兴趣的、以前从来没有人发现过的东西。”他认为这是一种心理游戏,一辈子都在玩。

事实上,成为科学家很难。盖姆对年轻的科研人员提出建议,“要成为一名像样的优秀科学家,需要做大量工作。这不是100米赛跑,而是一生都要跑下去,学习一辈子,努力一辈子,让研究成为你的爱好。”

以下是澎湃科技与安德烈·盖姆的对话实录。

澎湃科技:你最近的工作主要聚焦于什么领域?

盖姆:我像往常一样工作,我试图找到一些新的事物,一些其他人以前没有发现的事物。我曾经每5年从一个领域跳到另一个领域。我认为石墨烯也会发生同样的事情。我们2004年开始石墨烯研究,3到4年后,作为一个研究课题,石墨烯就会结束它的生命周期。但石墨烯被证明是一种神奇的材料,因为它每5年就会重塑自己、获得新生。

在石墨烯之后,还有其他二维材料,现在也非常流行。在范德华异质结中,你可以把不同的材料放入设计策略中,创造出一种新的材料,这种材料在宇宙中不存在。它们完全是人工的,不会因为巧合而被创造出来。

石墨烯超导、石墨烯导体等,这几年出现了很多议题。现在我们试图使用所有这些材料制造一些新东西、有趣的东西。例如我跳到了一个人们没有研究过的领域,我们所有的人专注于自己的研究,专注于研究在低温条件下发生的现象、在特定的科学条件下发生的现象,这些条件只存在于实验室,而不是我们周围。我的诺贝尔奖是因为研究了这些特性而获得的。去年我们开始研究一种材料在室温下会发生什么,这和之前并不相似。所以有很多事情仍然不为人知。石墨烯只是那一类二维材料的简称。我们必须研究这一整类材料。幸运的是,我们正生活在一个美好的时代,你不需要问自己要研究什姚木根弟弟么,想研究什么。

澎湃科技:那是否意味着你需要保持好奇心进行研究?

盖姆:好奇心对我来说非常重要。好奇心会让我肾上腺素激增,但我不是肾上腺素上瘾者。当我们发现一些新事物时,就像到了“尤里卡时刻”。这种肾上腺素和好奇心驱动我寻找这些事物。所以我仍然是非常活跃的研究人员。

澎湃科技:石墨烯有很多应用,它会怎样改变人们的生活?

盖姆:当我们谈论石墨烯时,实际上不仅仅谈论的是石墨烯,还有石墨烯的许多“兄弟姐妹”。这些材料被称为二维材料。尽管石墨烯是一种宝藏,但在物理、科学、工业应用等方面,其他材料也可以用来改善我们的生活。就像石器时代使用石头,青铜时代使用青铜一样,人们利用这些材料来改善他们的生活。现在我们生活在硅、塑料、铝的时代,这些材料定义了我们的生活。如果没有那些甘愿冒险的人,就没有我们现在使用的这些物品以及舒适的生活。

15年前出现了一类我们不知道的新材料。事实上,这些材料理论上甚至不可能存在。现在我们开始寻找这些材料并研究它们的性质。下一步就是利用这些材料来改善我们的生活。石墨烯是一种神奇的材料。通常来说一种材料从学术界到科学界的快速发展需要40到70年,比如塑料、铝,但石墨烯现在已经出现在许多不同的新产品中。当提到这些产品时,你不会听到石墨烯这个词,但石墨烯会在某些地方改善这些产品的性能。再等10到20年,石墨烯及其“兄弟姐妹”将继续改善我们的生活。

澎湃科技:如何看待当前市场上把石墨烯当做营销工具的行为?比如有些产品在广告营销中声称使用了石墨烯,那么如何区分哪些是科学的,哪些违背了基本科学?

盖姆:是的,我知道有很多公司,他们宣传产品中的石墨烯带来神奇的作用。3到5年前,我对这类商品感到非常愤怒,但后来我更深刻地理解了这一现象。比如当你看到一些电视明星或演员做广告时,他们会说某产品很棒,但我不确定打广告的人是否真的在使用这些产品。这只是一个广告而已。石墨烯变成了这么多产品的广告卖点,却可能根本没有改善这些产品的任何特性。

所以人们必须意识到,有专门的机构去了解广告是否准确。但从某种意义上说,石墨烯是过度炒作的受害者。但这是不可避免的,这种情况发生在许多其他行业。可能这就是生活吧。

澎湃科技:在你看来,石墨烯研究的下一个里程碑是什么,在哪个应用领域最有潜力,能取得很大的进展?

盖姆:很难回答这个问题,因为石墨烯是一大类材料的“昵称”,这些材料在不同行业都有潜力。

例如,石墨烯被誉为推动电子工业发展的新材料。现在,人们相信在电子工业的某些领域,这种材料比硅要更有优势。而其他一些二维材料,也似乎比其“前辈”更好。石墨烯可能涵盖了一切你能想到的应用领域。从电池到医疗诊断、服装行业。甚至在混凝土建筑中,用二维材料覆盖道路也可以改善道路的性能。虽然目前似乎没有任何革命性的应用,但在未来,通过不断改进,将进一步提高产品质量从而实现革命性应用,那时候你会说“哇,没有石墨烯就不会有这些”。但我们仍然需要等10年,甚至20年。

澎湃科技:你曾经通过撕胶带获得单层石墨结构。如何在科研中实现原始创新,需要什么样的研究环境来支持原始创新?

盖姆:如果我知道答案,如果有谁知道如何激发创新的答案,你也许就不会问这个问题了。创新是非常困难的,这取决于参与其中的人。这取决于学生有多好、教授在鼓励研究方面有多好。政府和研究人员投入多少资金也很重要。当经费不足时,研究可能会变得非常无聊,就不会有创新,当人们使用过时的设备、不再相互竞争,科学会变得非常无趣。我在苏联时代读博,那时候我没有好的设备,所以真的很无聊。后来我搬到了英国、丹麦和荷兰,我可以用好的设备进行创新,因为有资金,有说不上最好但也很不错的设备。良好的教育、像样的投资和竞争会带来创新。

澎湃科技:驱动你不断进行科研探索的动力是什么?

盖姆:真正有趣的研究就像一个多维的国际象棋,不是8*8的棋盘。从一个专业领域拿一些东西,从另一个学科拿一些东西,试着把它结合成可能你感兴趣的、以前从来没有人探索过的东西。

这是一种心理游戏,一辈子都在玩。像我这样对自己的工作真正感兴趣的科学家,搞研究是一种爱好,这种心理游戏十分上瘾,比年轻人的电脑游戏更有趣。

澎湃科技:你职业生涯中的高光时刻是什么时候?

盖姆:当然,石墨烯的发现是一次非常愉快的经历,是“尤里卡时刻”。但在我的生活中还有其他高光时刻,我永远想不到我的这个实验在外行人中非常受欢迎,大约25年前,我用强磁场做了悬浮青蛙的实验,还有悬浮水和其他动物等。

这是一个简单的实验,花了我很短的时间,把水放在一个强磁场中,然后看到它悬浮。这些漂浮水的美丽视频,可以在网上找到。

澎湃科技:取得卓越的成就前,你遇到过什么障碍吗?

盖姆:我来自于底层,非常底层。我不是那种出生在科学精英阶层的人。在一个繁荣的国家里,我出生在底层,一步步走到现在的位置。

澎湃科技:你会给年轻科学家或年轻人、年轻学生什么建议?

盖姆:当科学家看起来非常有吸引力。事实上,成为科学家很难。它是一项很无聊、赚钱少的工作。但要成为一名像样的优秀科学家,需要做大量工作。这不是100米赛跑,而是一生都要跑下去,学习一辈子,努力一辈子,让研究成为你的爱好。

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