如果說上帝創造了世界萬物的話,現在因研究石墨烯獲得2010年諾貝爾獎的康斯坦丁·諾沃肖洛夫,正在嘗試創建不一樣的東西——超越石墨烯本身,按需設計從原子到產品的性能,探尋這種二維材料帶來的新機遇。
4月14日,身著白襯衣藍牛仔褲休閑鞋,外加背著雙肩包,這位石墨烯界的大明星、英國曼徹斯特大學的著名教授,低調現身于清華大學深圳研究生院召開的第三屆石墨烯高峰論壇。期間,科技日報記者就石墨烯最新研究進展、如何看待石墨烯產業近況等問題,見縫插針地進行了采訪。
2010年諾貝爾物理學獎得主康斯坦丁·諾沃肖洛夫教授
“跳出箱子思考并構建新材料”
因在二維石墨烯材料的開創性實驗,諾沃肖洛夫與其導師安德烈·海姆教授共享2010年諾貝爾物理學獎,那時他年僅36歲。由此,石墨烯界親昵地稱他“小諾”。
小諾記得,最初發現石墨烯是一個周五的夜晚,之所以對這一時刻記憶猶新,主要得益于當時海姆教授引進的一個新概念——“跳出箱子思考”,即思索那些非主流研究方向的問題,嘗試之前不可能之事。而他現在從事的研究可謂又一次跳出箱子的思考。
石墨烯是通過膠帶法從鉛筆里的石墨中分離出來,這種具有優異性能的二維材料是大自然中本來存在的物質,也是現在很多業內人士的主要研究對象。而小諾決定做些超越石墨烯本身的工作,創建新的二維材料。其中一個主要途徑就是擴展石墨烯的“朋友圈”,加入更多的好友,探索它在與其他二維材料互動時會不會很“激動”而表現出哪些有趣的性質。
在實驗室,小諾選取不同性質的二維材料,與石墨烯疊加整合在一起,如在石墨烯上附著一層氮化硼或者二硫化鉬、再或氮化物,探察它們接觸后界面的性能,只見有的電子發生自我旋轉;有的電子出現橫向位移、自行排列;有的會使led的量子效率大幅提高,等等。
他介紹說,未來或可根據實際應用人工排列分子,從原子到產品,任意設計電子、機械結構,以及非常復雜的異質結構,創造出世界上不存在的材料,賦予其在自然界中不具備的特性。從而,探尋這種材料的更多潛在應用,構建理想的二維材料“博物館”。
“石墨烯真正應用恰逢其時”
曾經在一起做研究的這兩位石墨烯界大咖諾沃肖洛夫和海姆,現在的研究方向似乎大為不同:海姆饒有興味地研究如何用石墨烯解決現實中的一些問題,如海水快速淡化與凈化等;而諾沃肖洛夫顯然比較醉心于設計下一代的石墨烯復合材料。
諾沃肖洛夫對科技日報記者坦言:“我現在的主要工作是做基礎研究,關注微電子元器件領域,特別是將石墨烯和其他二維材料結合在一起,原則上提供了一系列可以研究的有趣課題,包括電子學、光學、化學、能源和生物應用。目前,我在研究中只是做了一些小的嘗試,以增加石墨烯的生產規模、發掘和增添其優異性能。不過,如果有時間和機會,我倒愿意做一些不同的事情,幫助一些公司尋找石墨烯新的用途。”
對于許多人渴望石墨烯能盡早為日常生活中所用的心情,諾沃肖洛夫指出:“石墨烯產品并非一夜即會出現‘殺手級’產品,那一天的到來尚需很長的歷程。”
諾沃肖洛夫強調,“當下我們所處的階段,正在努力尋找一些石墨烯的應用方向,已有一些相應的產品出現在市場上。我們不僅僅要關注石墨烯的基礎科研,還要放眼其真正的應用,現在正恰逢其時!”
“中國石墨烯研究與國際基本同步”
如今,幾乎每年諾沃肖洛夫均造訪中國幾次,有時來做學術演講,有時推動大學、科研機構的教育發展,還會了解國內的一些合作項目,促進產業化進程。
據統計,目前世界上發表有關石墨烯的論文1/3來自中國。諾沃肖洛夫對此談了自己的看法。他肯定道,“中國從石墨烯的基礎研究到實際應用,與國際基本同步,一些方面還有所超過,有些方面已與英國很接近。”
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