諾獎得主安德烈·海姆:科研中的隨機和偶然

2021-01-09 浙江大學


    9月20日下午,浙大玉泉校區邵逸夫科學館內,容量220人的報告廳裡擠進了300多位熱情的老師和學生。2010年諾貝爾物理學獎獲得者安德烈•海姆作客第47期海外名師大講堂,帶領大家「漫步至石墨烯」,分享石墨烯的發現過程,解讀石墨烯的特性與應用前景。
    
    此次講座是浙江大學迎接120周年校慶「學術大師大講堂」系列講座之一。海姆是繼馬斯金、莫言、勒克萊齊奧等人後,又一位走進浙江大學的諾貝爾獎得主。現場他正式受聘為浙大名譽教授。
    
    浙大校長吳朝暉代表學校歡迎安德烈•海姆教授成為浙大名譽教授,並為他頒發證書和佩戴校徽。講座前,海姆教授參觀了高分子科學與工程學系教授高超的實驗室,與青年學者們親切交流,並參觀了玉泉校區。講座後,常務副校長宋永華會見了海姆教授,暢談合作可能,邀請海姆教授多來浙大訪學。海姆教授欣然答應並表示近年來他海外學術訪問的重點已從美國轉到中國,這和全球格局的變化也是一致的。


    安德烈•海姆(Sir Andre Geim)現任曼徹斯特大學介觀科學與納米科技研究中心主任,皇家物理講座教授。2010年與他的學生康斯坦丁•諾沃肖洛夫一起,因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」獲得諾貝爾物理學獎,並於2013年獲得科普利獎章。
    
    以下是安德烈•海姆教授講座部分精彩片段:


    
    當一個獎項,尤其是像諾貝爾這樣有聲譽的獎項被頒發的時候,人們都會問兩個問題:他/她是怎麼得的?為什麼是這個人,而不是我得呢?我總是在我的演講中盡力回答這兩個問題。


    
    有段時間我沒有做博士後研究,開始有時間思考我究竟在做什麼,我覺得支付給我的報酬不足以支撐我一輩子做特別專業的研究,於是我開始做一些非常隨機的、從來不在我優先考慮或者科研興趣之列的研究。這樣的「隨機」研究讓我獲得了2000年 「搞笑諾貝爾獎」——通過磁性克服重力,讓一隻青蛙懸浮在半空中。


    
    把青蛙放到磁場中估計是我這輩子做過的最難的試驗。我是凝聚態物理學家,不是生物學家,我的樣本通常不是活的,但是青蛙會動、會跳,把它放到磁場裡的特定位置花費了我數個小時的時間。直到今天,在一些會議上,還有人會走過來和我說「嘿你好!我知道你。我完全不了解什麼是石墨烯,但是我知道你的青蛙!」我還收到過一封信是這樣寫的,「我對你是怎麼讓青蛙懸浮起來的很感興趣。我九歲,我想成為一個科學家。」


    
    大家都知道鉛筆芯裡含有石墨,而你可以看到鉛筆寫在紙上留下的痕跡是因為筆跡裡包含了數層石墨。膠帶最初被用來清除其他實驗過程中的殘留的石墨,如果你用一臺好的光學顯微鏡,像我一樣用幾個小時的時間觀察黏在膠帶上的石墨層,你會發現一層一層是接近透明的。


    
    一種材料之所以被認為是革命性的,是因為它不只是一個結構,它有很多的「兄弟姐妹」。如果石墨烯在某種應用中的表現不理想,你可以通過拆解和組合一個結構得到新的、具有你需要的屬性的結構,就像原子大小級別的樂高玩具。石墨烯的結構在無限多種可能性上還能產生無限多的變化。


    
    大概五百年前,在歐洲就有人開始用石墨畫畫,這種材料幾百年來就在我們的眼皮底下,但我們從來都不知道這種形式的材料的存在。我們對所生活的世界了解地還非常非常少,如果你仔細觀察,就會發現還有很多科學等著我們去發現。


    
    (朱原之)

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