科学松鼠会 候戏

　　早晨起来打开网页，看见安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)赢了诺贝尔物理学奖，挺意外的。

　　消息披露前一天，笔者在松鼠会讨论组里说：“如果明天，A.Geim因为石墨烯(graphene)拿了物理奖，他将成为历史上第一个两奖在身的科学家。”

　　海姆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《欧洲物理学杂志》，并为他赢得伊格诺贝尔奖(Ig Nobel，一般通称“搞笑诺贝尔奖”)。

　　海姆还研究了蜥蜴手掌掌纹的微结构如何与外界依靠范德瓦尔斯力产生黏性。这篇论文发表在《Nature Materials》(《自然材料》)杂志上，其中有张图片是：蜘蛛侠玩偶的右手掌心处是他们模仿蜥蜴掌纹开发出的新干燥黏性材料，蜘蛛侠通过这层材料被吸附在玻璃板上。海姆把漫画英雄写在论文里，发表在了顶级刊物上。

　　当然，最影响深远的一次奇思妙想则是他关于剥离石墨烯的工作。

　　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，海姆要想办法用材料去模拟蜥蜴手掌产生足够的范力。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。他和诺沃肖洛夫打算用透明胶带(没错，就是办公室里常用的、最便宜的那种)。

　　与他同时尝试剥离石墨烯的还有哥伦比亚的年轻教授菲利普·金(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。在一次报告会上，基姆说，当他听到海姆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网站上面有很多视频介绍到底怎么用透明胶剥离石墨烯，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。在剥离石墨烯的时候，海姆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石墨烯。

　　很多人觉得石墨烯不配拿诺贝尔奖，笔者相信，这些人并不理解石墨烯这个体系的独特之处。就在前几天，人们在拉伸的石墨烯样品里发现朗道能级分裂，这说明拉伸对于石墨烯来说，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“石墨烯”，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。

　　石墨烯发现以后，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。