作者:杰夫·布鲁姆菲尔
今年的诺贝尔物理学奖颁给了发现单原子厚度碳片(即石墨烯)的科学家。英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆(与他的同事康斯坦丁·诺沃肖洛夫分享了该奖项)在《自然》杂志上解释了为什么石墨烯值得获奖,以及他为什么没有为其申请专利。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)
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用一句话概括,什么是石墨烯?
石墨烯是石墨的单层平面,必须从块状石墨中剥离出来才能显示其惊人的特性。
这些特性是什么?
它是你能想象到的最薄的材料。它还具有最大的表面重量比:一克石墨烯可以覆盖几个足球场(在曼彻斯特,你知道,我们用足球场来衡量表面积)。它也是有史以来测得的最坚固的材料;它是我们所知最坚硬的材料;它是最有弹性的晶体。这还不是所有最高级的形容词,但它已经非常令人印象深刻了。
很多人都预计你会获奖,但没想到会在2004年发现之后这么快。你期待它吗?
我没觉得今年会发生。我当时想的是明年或者2014年。我睡得很香,没有太多期望。是的,这很好,这很好。
石墨烯获奖了,但实际上还没有太多应用。你认为是不是太早了?
不。如果你仔细阅读颁奖词,这个奖是颁给石墨烯的特性的;它不是因为尚未实现的期望而颁发的。欧内斯特·卢瑟福在1908年获得的诺贝尔化学奖不是因为核电站而颁发的——他活不到那么久——而是因为展示了原子物理学有多么有趣而颁发的。我认为诺贝尔奖委员会做得很好。
你认为碳纳米管被不公平地忽视了吗?
很难评判;我有点担心自己有偏见。如果这个奖是为了让石墨烯受到科学界的关注而颁发的,那么从碳纳米管手中夺走这个奖是不公平的。但它是因石墨烯的特性而颁发的,我认为碳纳米管没有提供那么多的特性。每个人都知道——在物理学方面,而不是应用方面——碳纳米管不如石墨烯成功。
你认为为什么石墨烯在物理学界如此受欢迎?
我认为石墨烯有三个重要的方面。它是二维的,这是研究基础物理学的最佳维度。第二点是石墨烯的质量,这源于其极强的碳-碳键。最后,该系统也是金属的。
你认为石墨烯首先会被用于什么?
两三个月前,我在韩国,他们给我看了一份三星公司编纂的石墨烯路线图。这份路线图上大约有 50 个点,对应着特定的应用。其中一个最接近、且具有合理市场价值的应用是柔性触摸屏。三星预计会在两到三年内推出相关产品。
你还没有为石墨烯申请专利。这是为什么?
我们考虑过申请专利;我们准备了一份专利,并且几乎要提交了。然后,我与一家大型跨国电子公司进行了交流。我在一次会议上找到一个人,对他说:“我们有一项专利即将问世,你们是否有兴趣在未来几年赞助它?”保持一项专利20年是相当昂贵的。那个人告诉我:“我们正在关注石墨烯,它可能在长期内有发展前景。如果10年后我们发现它真的像它承诺的那样好,我们会投入一百名专利律师,每天写一百项专利,而你将用你余生和你们小岛的国内生产总值来起诉我们。”这是直接引用。
我考虑了这种傲慢的言论,我意识到它有多么有用。在那个阶段为石墨烯申请专利是没有意义的。你需要具体:你需要有具体的应用和工业合作伙伴。不幸的是,在许多国家,包括这个国家,人们认为申请专利是一种成就。在我的情况下,这将是对纳税人资金的浪费。
最后,你是否是那些获得诺贝尔奖后会发疯的获奖者之一?
正如我之前所说,有些人停止做科学,只是做疯狂和尴尬的事情;另一些人则试图证明他们是值得的,并过度投入研究,以至于他们以不同的方式发疯;当然,有些诺贝尔奖获得者在获得该奖时实际上已经老糊涂了。我会尽量保持理智。