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专访2010年诺贝尔物理学奖得主诺沃肖洛夫

科普小知识2022-08-05 13:55:07
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2010年诺贝尔物理学奖获得者康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授被我们的记者华玲拍摄。

如果上帝创造了世界上的一切,2010年因对石墨烯的研究而获得诺贝尔奖的康斯坦丁·诺沃肖洛夫正试图创造一些不同的东西——超越石墨烯本身,按需设计产品的原子属性,并探索这种二维材料带来的新机遇。

4月14日,身着白色衬衫、蓝色牛仔裤、休闲鞋和背包,这位来自英国曼彻斯特大学的石墨烯明星和著名教授悄悄出现在清华大学深圳研究生院举办的第三届石墨烯峰会论坛上。在此期间,《科技日报》记者就石墨烯的最新研究进展以及如何看待石墨烯产业的近况进行了采访。

“跳出思维定势,打造新材料”

由于他在二维石墨烯材料上的开创性实验,诺沃塞洛斯和他年仅36岁的导师安德烈·海姆教授分享了2010年诺贝尔物理学奖。因此,石墨烯行业亲切地称他为“小承诺”。

萧诺记得石墨烯是在一个周五晚上首次被发现的。他之所以能清晰地记得这一刻,主要是因为海姆教授当时引入了一个新概念——“跳出框框思考”,即思考非主流研究方向的问题,尝试以前不可能的事情。他目前从事的研究可以说是又一次跳出思维定势。

用胶带法将石墨从铅笔中分离出来。这种具有优异性能的二维材料是自然界中最初存在的物质,也是许多业内人士的主要研究对象。然而,肖诺决定做一些超越石墨烯本身的工作来创造新的二维材料。其中一个主要方法是扩大石墨烯的“朋友圈”,并增加更多的朋友来探索它是否会“兴奋”,以及在与其他二维材料相互作用时会表现出什么有趣的性质。

在实验室中,肖诺选择了不同性质的二维材料与石墨烯进行叠加和集成。例如,一层氮化硼或二硫化钼或氮化物附着在石墨烯上,并研究它们接触后的界面性质。只有一些电子是自旋转的。一些电子被横向移位并自对准。有些会大大提高发光二极管的量子效率等。

他说,在未来,分子可以根据实际应用进行人工排列,从原子到产品,电子和机械结构以及非常复杂的异质结构可以任意设计,创造出世界上不存在的材料,并赋予它们自然界不存在的特性。因此,探索这种材料更多的潜在应用,构建一个理想的二维材料“博物馆”。

“石墨烯的真正应用在当时是正确的”

曾经一起做过研究的两大石墨烯巨头加诺·沃肖洛夫(Garno Warsholov)和海姆(Heim)的研究方向现在似乎大不相同:海姆对研究如何利用石墨烯解决现实中的一些问题很感兴趣,比如海水的快速脱盐和净化等。然而,诺沃塞洛斯显然对设计下一代石墨烯复合材料更感兴趣。

诺沃塞洛夫坦率地告诉《每日科学》记者:“我现在的主要工作是做基础研究,关注微电子元件领域,特别是石墨烯和其他二维材料的结合。原则上,它提供了一系列可以研究的有趣主题,包括电子学、光学、化学、能源和生物应用。目前,我只是在增加石墨烯的生产规模、探索和添加其优异性能的研究方面做了一些小的尝试。然而,如果我有时间和机会,我愿意做一些不同的事情来帮助一些公司找到石墨烯的新用途。”

针对许多人希望石墨烯尽快用于日常生活的愿望,诺沃塞洛斯指出:“石墨烯产品不会在一夜之间成为“杀手级”产品,这需要很长时间才能实现。”

诺沃塞洛斯强调,“现阶段,我们正在努力寻找一些石墨烯的应用方向,一些相应的产品已经上市。我们不仅要关注石墨烯的基础科学研究,还要关注它的实际应用。现在正是时候!”

“中国石墨烯研究与国际同步”

如今,诺沃塞洛夫几乎每年都要访问中国几次,有时是为了发表学术演讲,有时是为了促进大学和科研机构的教育发展,也是为了了解一些促进工业化进程的国内合作项目。

据统计,世界上发表的关于石墨烯的论文有三分之一来自中国。诺沃塞洛斯谈到了自己对此的看法。他肯定道,“中国在石墨烯的基础研究和实际应用方面已经基本与国际同步。有些方面已经超过了其他方面,有些方面已经非常接近英国了。”

诺沃瑟洛夫还向目前从事石墨烯研究的许多学生提出了建议:“我认为中国学生在努力程度和智力方面与外国学生没有什么不同。一般来说,我不会给任何人任何建议,但在石墨烯研究方面,我认为重要的是坚持自己,下定决心做自己感兴趣的话题,而不是追逐当下最流行的东西,然后坚持不懈。”

就在萧诺即将返回中国的时候,他意外收到了一份中国石墨烯行业专门为他量身定制的特殊礼物——银可肯碳新材料有限公司通过3D打印技术制作的石墨烯模型工艺品。其中,黑色石墨烯分子结构组件由含石墨烯的高分子材料印刷而成,结合了石墨烯和3D印刷两种颠覆性技术,反映了未来科技的发展趋势。而且,他的名字刻在上面。

诺沃塞洛斯微笑着说,当他回到英国曼彻斯特大学时,他会为他的学生们设立一个项目,检查它是否导电。最后,他评论道:“到目前为止,我们已经寻找石墨烯大约20年了。我希望每个人都能继续坚持下去,沿着这条路走下去,真正实现石墨烯的广泛应用,最终开花结果!”