(瑞典)諾貝爾物理學獎10月5日揭曉,兩位俄羅斯裔科學家海姆和諾沃蕭洛夫,憑發現“神奇碳”石墨烯這種世上最薄最堅固、可成為優良導電體的劃時代物料,分享殊榮。外界預期,石墨烯可望應用於電腦晶片,最終取代矽的地位,引發電子工業革命。海姆更是歷來首位正牌諾貝爾獎與搞笑諾貝爾獎的得獎者,當年其獲獎的搞笑之作,就是利用磁場作用令小青蛙懸浮半空。
俄裔師徒發現“神奇碳”
負責評審的瑞典皇家科學院,表揚51歲的海姆(Andre Geim)與年僅36歲的諾沃蕭洛夫(Konstantin Novoselov)的“突破性實驗”,形容石墨烯(graphene)是“完美的原子晶格”(atomic lattice),“展現量子物理世界無比特殊的性質”。
由碳原子構成的石墨烯,厚度只有一個原子,相當於人類頭髮20萬分之1的厚度,被喻為最新的“二維物料”。這種超薄狀態下的碳幾乎透明,份子排列卻緊密得連細小的氦原子也不能通過,無論在真空或室溫下都保持穩定,沒有出現氧化或分解情況,是最堅固的納米物料。作為導電體,其導電性媲美銅,傳熱表現更超越一切已知物質。與塑膠混合後,石墨烯更可令塑膠傳電,並提高其耐熱性。
理論上,以石墨烯製造晶片電晶體(transistor),其傳輸效率比傳統的矽晶片速度更高,兼更耐熱,解決業界為求改善晶片效能,不斷將更多電晶體容入晶片造成的高熱問題,有助製造出更高速的電腦,為電子工業帶來革命。
石墨烯助製更高速電腦
石墨烯與塑膠製成的新物料,具備輕巧及堅固的特性,可望應用於新一代人造衛星、飛機及汽車等交通工具。作為幾乎透明的物料,更可應用於太陽能電池及輕觸式屏幕等。但評審委員亦承認,目前大部份用途“只存在於我們的幻想”。
在英國曼徹斯特大學從事研究卻擁有荷蘭籍的海姆,不肯預期石墨烯日後有甚麼用途,卻指獲獎是意料之外,當評審委員會致電通知他獲獎,他正在查閱電郵及文件,“我睡得很好,沒期望自己會在今年獲獎”。
他把諾貝爾得獎者分為幾種人,“其中一種是獲獎後餘生甚麼也不幹,對社會再無建樹”,另一種就是“外界普遍認為他們只是意外獲獎,所以之後研究更加倍落力”,他認為自己是後者,獲悉得獎後繼續埋首研究。另一名得獎者36歲的諾沃蕭洛夫則是海姆的博士生,他對獲獎感到“震驚”,形容獲獎是“瘋狂”的,沒想過會得到殊榮。
曾炮製青蛙懸浮
玩膠紙玩出石墨烯
今屆物理學獎兩位得主是師徒關係,諾沃蕭洛夫隨海姆一起到曼徹斯特大學從事研究。兩師徒過往常炮製瘋狂實驗,包括利用磁場克服重力作用,令一隻青蛙懸浮半空。他們推測使用類似方法,可克服一個人的重力作用,讓他半空飄浮。這實驗更令海姆獲頒2000年的搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)。
海姆10月5日說:“我想我是首名兼奪這兩個獎的人,我對能獲此兩獎感到很自豪。”倫敦國王學院的Mark Miodownik亦說,兩人獲獎相信會令每位科學家莞爾,“這顯示你就算在實驗室內玩玩鬧鬧,仍能奪得諾貝爾獎。”
他們愛玩的性格,連諾貝爾評審也高度讚揚。師徒就是憑偶然發現的“思高牌膠紙技術”(Scotch tape technique),輕易製造出大量石墨烯。他們將製造鉛筆芯的石墨片放在膠紙上,膠紙黐住石墨片兩側,撕開膠紙薄片也就一開二。他們發現,不斷重複這個程序,就可得到愈來愈薄的石墨片,最終製造出石墨烯。(香港明報)