袁嵐峯對話諾獎得主安德烈·蓋姆（上）_風聞

導讀

　　石墨烯最重要的不是它的物質本身，而是它打開了材料界的一個新時代。

　　西瓜視頻：

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　　本視頻播放量已達178萬

　　部分評論：

　　彎的佛的五彩人生：

　　袁老師太厲害了，能跟這麼厲害的大佬對話，還深入瞭解了石墨烯，乾貨滿滿

　　愛吃飯的包：

　　兩位老師的對話真的好有趣呀，很開心有這樣的機會可以見證，期待更多分享～

　　精彩呈現：用膠帶撕出石墨烯，諾獎得主：我們的想象不該被限制

　　我們的節目經常有我跟著名科學家的對話。最近，世界頂尖科學家協會與字節跳動幫我聯繫到了一位諾貝爾獎獲得者。更有趣的是，他還是一位諾貝爾獎“雙冠王”。這並不是説他得了兩次諾貝爾獎，像居里夫人那樣，而是説他得了一次正牌的諾貝爾獎和一次搞笑的諾貝爾獎。他得到正牌諾貝爾獎，是因為製備出二維材料石墨烯；得到搞笑諾貝爾獎，是因為磁懸浮青蛙。這位好奇心和成就同樣卓著的科學家，就是英國曼徹斯特大學教授安德烈·蓋姆（Andre Geim）。下面，我就來和蓋姆教授連線，談談他的研究、經歷以及他想對中國人民説的話。

　　**袁嵐峯：**首先請讓我簡單介紹下我自己，我叫袁嵐峯，來自中國科學技術大學USTC。

　　**安德烈·蓋姆：**主攻化學？

　　**袁嵐峯：**是的是的。

　　**安德烈·蓋姆：**大家好，我是安德烈·蓋姆，我剛好在十年前獲得過一次諾貝爾獎，很高興今天能和您一起探討。

　　**袁嵐峯：**見到您很高興，實際上我的第一個問題是關於您的姓（Geim），請問您的姓氏標準發音究竟是什麼？

　　**安德烈·蓋姆：**蓋姆。

　　**袁嵐峯：**蓋姆，好的謝謝您，人們經常困惑到底是海姆，吉姆還是蓋姆，原來應該是蓋姆。那麼第一個正經的問題是關於石墨烯，我們知道，我們在中學就學過石墨的結構。但是，在您的成果之前，單層石墨即石墨烯卻一直沒有製備出來。請問您是為什麼想到要去製備石墨烯的？又是如何想到“用膠帶撕”這種方法的？

　　**安德烈·蓋姆：**從我開始這個研究起，我就在尋找周圍各種有趣的事情。那時我從荷蘭搬到了英國，然後我正在尋找一個新的課題。當時碳納米管非常流行，因此我想到，石墨是一個非常有趣的材料。沒有人在石墨薄膜這個領域開始過研究，因為以前不可能製備出這種薄膜。也許我們可以製備某種跟碳納米管很類似的東西，製備石墨的薄膜。因此我和一位中國學生開始了博士研究，他叫Jiang Da，Jiang Da現在是一名上海的教授。我們一起開始了這個研究項目，最終我們製備了石墨的薄膜，最終我們獲得了單層的物質，現在被稱為石墨烯，這就是簡單的故事。

　　**袁嵐峯：**這是個精彩的故事。您的工作引起了巨大的轟動，現在石墨烯已經形成一個很大的產業，不過，還是經常聽到一種説法：這個產業缺少一個“爆款應用”，請問您對此怎麼看？

　　**安德烈·蓋姆：**當我們談論石墨烯，我們關心的不是應用，它基本上是關於這種材料帶給我們新的知識。

　　**袁嵐峯：**是的，我完全同意。

　　**安德烈·蓋姆：**我得到諾貝爾獎不是因為開公司或者諸如此類的事情，我得到諾貝爾獎是因為從石墨烯中發現的新物理。

　　**袁嵐峯：**是的，我完全同意。

　　**安德烈·蓋姆：**重要的是我們在這個新物體中發現了什麼。如果你仔細觀察我們周圍，我們周圍的每個物體都是三維的，它有厚度，有長度，還有寬度。你不會在我們身邊找到一個物體，它的厚度只有一個原子或一個分子。這個物質挑戰了人類科學家和認知的極限，就是我們難以相信單原子物質在大自然的存在，這背後是非常有力的物理法則。

　　我們同樣也在經歷，例如，你想取得同樣（如石墨烯一樣）單層的金子，它會在室温融化，如果你想得到同樣薄的鋁或者鐵，它會氧化，然後完全被摧毀。

　　因此我們從來沒有“這種物質可以存在”的知識，石墨烯正是第一種材料，證明單原子或者單分子厚度的材料可以存在。現在，我們有幾十幾百種這樣的材料，它們正在世界各地被研究，正在世界各地進行，這很可能將給我們帶來整個一類新材料的研究，並用於實際應用，這是第一個關鍵。關於石墨烯第二個關鍵是，人人都認為，如果你從石墨中取出一小塊，它的性質會基本上和大塊材料一樣，然而石墨烯證明，某種物質的一小部分可以具有跟大塊材料完全不同的性質，它的性質豐富得多，強大得多。石墨烯與其母材石墨非常不同，其他石墨烯的姐妹材料也是如此。

　　**袁嵐峯：**我明白了，因此石墨烯最重要的不是它的物質本身，而是它打開了二維物質的大門，對嗎？

　　**安德烈·蓋姆：**是的，它打開了材料界的一個新時代。人類跟隨着材料的發展，從石器時代、青銅時代、鐵器時代再到充滿硅和塑料的現代社會。因此我相信，我們正在進入，至少是部分進入一個二維材料的新時代。這個領域在15年前我們還一無所知，在此之前，我們甚至想都不敢想這種物質的存在。

　　**袁嵐峯：**人們一般談的是石墨烯的用途，例如它可以用作導電材料或者超硬材料，但實際上，它在科學上基礎的重要之處在於，它是二維材料。我們從沒意識到二維物質的存在，這真是神奇。那麼，關於石墨烯和碳基半導體的未來。例如，中國一些團隊在今年五月的《科學》雜誌上發表了論文，他們第一次製備了性能超越硅晶體管的碳納米管晶體管，請問您覺得碳基半導體的前景如何？

　　**安德烈·蓋姆：**這是一個由你提到的這個團隊做出的重要的進展，我認識他們。但是，如果我們能看的更加廣闊，目前我們只是一直在嘗試利用新材料，複製一些我們已經瞭解的事物而已。我們知道，硅製造出了十分強大的芯片，它們支撐了我們的電腦和手機，利用石墨烯或者碳納米管晶體管這樣的材料，只是嘗試去提高現有的技術水平。我覺得比這次更大的意義應該是：我們現在的工作，是我們首次理解碳基科技的基本原理，我們不應該限制自己的想象僅僅複製現有的技術。

　　**袁****嵐峯：**是的，我理解了，這個問題實際上比您的圖景狹窄得多，您的圖景才是真正重要的事。真的很了不起，您仍然在科研工作的一線，從你的職業生涯一開始到現在，您一直保持着從事研究，同時您還做了其他有趣的事情。比如，您靠着磁懸浮一隻青蛙，獲得了“搞笑諾貝爾獎”，這看起來令人捧腹大笑。但是你還可以考慮磁懸浮人類或諸如此類，您是怎麼想到這個主意的呢？這項研究的未來如何？

　　**安德烈·蓋姆：**貫穿我整個的職業生涯，我都在努力做一些出乎預料的事，在其他人還沒有研究過的，尚未高度發展的領域。因此在25年前，我決定考察一個沒有被充分理解的主題“磁化的水”，那麼水發生了什麼？讓我吃驚的是，以及更重要的，讓我所有的那些終身對磁場做專業研究的同事們吃驚的是，水被潑出後不是灑在地板上，而是在磁場中懸浮了起來。我花了五分鐘的時間去想明白，這玩意不是科幻中的反重力機器，和那個完全是兩碼事，這個現象背後的原理，其實我們早在百年前就知道了，就是磁場，抗磁性。例如你和我，我們都有一點磁性，我們可能感覺不到，但是當我們被放入磁場後，我們變得好像一個小磁體，甚至其實不是那麼小。磁依賴於磁場，但是每個人，包括專家，都認為這只是個微小的現象，只能用於特殊的環境中，如此等等。但實際上我們卻發現，這些條件在全世界的很多實驗室都可以日常地提供，這些條件在我之前半個世紀就已經存在了，只是沒人去做這種簡單的實驗。把普通的物質放到磁場中，我放入了水，然後我得到了漂亮的視頻。草莓、西紅柿等等，任何東西，以及其他物體磁懸浮在磁場中，這對於這個領域的專家都是個相當震撼的經歷。但最終，如何向大眾展示，你有你的科普欄目（科技袁人），如果你説懸浮水或塑料，那聽起來還是有點太科學了，因此我決定做一個標誌性的展示，我把小青蛙放到磁場中，青蛙也懸浮了起來。如果青蛙能磁懸浮，人類當然也可以，這就是我的要點。

　　搞笑諾貝爾“獎”，當我被問到我是否願意領獎，因為有些人不願意有不專業的職業生涯，不是個對專業人員有益的獎項，但我的一生都樂於冒險，因此我願意領獎，因為到時我就能拿自己開玩笑了。

　　**袁嵐峯：**是的，這不僅僅是個玩笑，這實際上也是非常重要的物理實驗。您是不是説，如果水和青蛙可以被磁懸浮，那麼人類也可以，因為人體裏也有水？

　　**安德烈·蓋姆：**是的，人類的確可以被磁懸浮，這需要非常大的磁體。但是我不認為做這個有什麼意義，這個研究最重要的問題不是關於新知識，而是在轉換磁場環境中的物質的新認知，它變得更加深入了。我親眼所見，學者們剛開始僅僅看到蚊子在磁場中飛行，但是他們從沒有真正瞭解，為什麼蚊子試圖調整方向沿着磁場飛，因為磁場的變換讓它們感覺到了不舒服。

　　**袁嵐峯：**我明白了。看起來您的風格和其他大多數科學家十分不同，大多數科學家會從非常奇怪的材料中尋找新現象。比如量子霍爾效應，它同樣處於強磁場中，它的材料也非常的特殊。但是您只是在用青蛙和水，它們是非常大眾化的物質。您的風格是從我們熟悉的材料中尋找新現象，比如石墨，比如青蛙，這真是很神奇。這讓人感覺到，有這麼多宇宙秘密，而它們就在我們身邊，我們應該仔細觀察，非常感謝您。

　　**安德烈·蓋姆：**是的，科學通常沿着某個方向小步發展，人們逐漸地發展知識，突然間他們在這條路上發現了新的東西，這是做事的一種方法。但不同的是，我用另一種不同的方法做事，而不是逐漸發展我自己的研究領域，希望在這條路上的某個地方發現有一些有趣的東西。我跳進了未知的領域，希望在那裏找到一些有趣的東西，至少這樣做是有趣的。