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石墨烯-大道至简及反思

上一篇 / 下一篇  2010-10-14 14:58:00 / 个人分类:实验应用

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  今年的诺贝尔物理奖,授予了英国的曼彻斯特大学物理和天文学院的Andre Geim和Konstantin Novoselov,获奖理由为“二维空间材料石墨烯(graphene)方面的开创性实验”。石墨烯即为“单层石墨片”,是构成石墨的基本结构单元;而碳纳米管是由石墨烯卷曲而成的圆筒结构。

  这一研究有几点值得借鉴和启示:

  1, 构思简单。是否可以通过简单的方法获得近似或者类似于有机物自组装(SAM,self-assembled monolayer)的单原子二维平面晶体结构;就像我们较为熟悉的云母晶体结构。云母可以通过手工逐层剥离,进而在原子力显微镜下作为标准样品使用。

  2, 方法简单。详细原始文章没有查阅,但通过阅读等了解,就是采用最原始的机械甚至手工‘不干胶’模式进行剥离,不能不说其简单。

  3, 结果简单。其实是预期得到的结果并不让人吃惊。科研人员头脑中对该材料结构和概念早就知道;通过表征手段进行分析和测试就可以直观得到,电镜下的结果会一目了然。测试和验证上需要费些脑筋,因为要得出一个新的结论。

  这一研究可以给我们几点反思,在科研中是否一定需要这需要那:

  1, 是否需要去拼高科技设备。该研究中,可能需要稍微好一点的高分辨电镜、X射线等设备就应该足够了。如果单从为了获得诺贝尔奖来看,一味地去拼高科技设备,这可能真的就要大相径庭了。运气好的话,你就可以直接用渔网从烧过的草木灰中捕捞出碳管。什么电弧放电、高纯度电子级的原材料,什么都不用。其实,大自然中早就存在着这一神奇的物质,就是太小,太薄,就看谁能够捞到了。科学的神奇之处在于发现、实现和创造。

  2, 是否需要去拼高投入和大量经费。多么简单的机械剥离方法,可能不需要太复杂的‘机械手’!

  3, 是否需要大量的人力、物力以及国际合作。看样子,这些似乎也都不太需要,若是有几个志同道合的、或者愿意帮忙的人也就够了。

  4, 是否需要长期的研究。当然需要了。但是这是个复杂的问题。理论的研究已经有几十年了,而实验者或者需要的几天也可能就足够了。但是人家“从2004年石墨烯被成功剥离[1]至2010年斩获诺贝尔奖,是什么魔力让这一看似“普通”的碳材料在短短的6年时间内缔造了一个传奇神话?[朱宏伟老师语]”。不过,也许人家真的潜伏了几十年,才有今天的石破天惊!

  5, 是否需要通过专门立项申请获得经费。这样的项目申请会被视作没有创新,太简单、没有高科技含量,而被拒绝。如果能够立上项目,那需要评委有远见卓识的眼光、抱负和胸襟。其实,说得简单点,只要教授有适当的经费,而且感兴趣,完全可以找个博士后做作就可以了。

  6, 是否需要专家论证。看样子是不需要了,只需要编辑和审稿人就可以了验收通过。

  7, 是否需要一个宏大的蓝图。实际上,只要在那一纳米或微米之地上写上几个字也就够了。

  未来的科学研究,我们不久也许会在刊物上发现,我们又探索出了一个新的薄层研究制造方法,通过某种途径做成了尺度更大的石墨烯薄层,或者在其他材料中探索发现了类似的薄层结构,说不定,碰撞碰撞、摩擦摩擦,哪天还会有一些重要的发现。

  科学需要从容,大道至简!


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