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[諾貝爾2010]簡單說說今年的物理獎
引自科學松鼠會 候戲 發表於 2010-10-07 12:55
候戲個人部落格
早晨起來打開網頁，看見Geim和Novoselov贏了諾貝爾，挺意外的。消息披露前一天，我在松鼠會討論組裏說：“如果明天，A. Geim因為graphene拿了物理獎，他將成為歷史上第一個兩獎在身的科學家。”
Geim是個有很多稀奇古怪想法的實驗物理學家。把青蛙放進磁場去磁懸浮一下，算是一個。論文發表在 Eur. J. Phys，並為他贏得Ig Nobel(搞笑諾貝爾獎)。
他還研究了蜥蜴手掌掌紋的微結構，是如何和外界依靠凡得瓦力產生粘性的。這篇論文發表在Nature Materials上，其中有張圖片如下：蜘蛛俠玩偶的右手掌心處是他們模仿蜥蜴掌紋開發出的的新乾燥粘性材料，蜘蛛俠通過這層材料被吸附在玻璃板上。 TBBT的謝耳朵把漫畫英雄印在T恤上，Geim是把漫畫英雄寫在論文裏，發表在頂級刊物上。
Unfortunately we are unable to provide accessible alternative text for this. If you require assistance to access this image, or to obtain a text description, please contact npg@nature.com
當然，最影響深遠的一次奇思妙想則是他石墨烯(grahene)的工作。石墨是個常見的材料，人們已經研究了近百年，石墨是層狀結構，每一個碳原子層（石墨烯）靠範德瓦爾斯力吸在一起。又是範德瓦爾斯力！從前研究蜥蜴的時候，Geim要想辦法用材料去模擬蜥蜴手掌去產生足夠的範力，現在研究石墨烯，他要想辦法怎麼打破層之間的範力，剝離出單層碳原子。他和Novoselov打算用透明膠帶（沒錯，就是辦公室裏常用的，最便宜的那種）。
和他同時嘗試剝離石墨烯的還有哥倫比亞的年輕教授 P. Kim的科研小組。他們用的方法看上去更“高科技”一些，用AFM（原子力顯微鏡）的針尖掃過石墨頂端，企圖依靠針尖的力量帶下來幾片石墨烯。
後來的結果大家都知道了，透明膠方法贏了AFM(原子力顯微儀)。在一次報告上，Kim說，當他聽到Geim用透明膠法實現了單層石墨烯的時候，他心想，完蛋了，我可能拿不到終身教職了。不過，因為他跟進得很快，隨後發表了幾篇很重要的論文，現在已經成為正教授。
youtube上面有很多視頻介紹到底怎麼用透明膠剝graphene，有興趣可以自行搜索。這個方法最神奇的地方在於，那麼薄薄一層材料，居然可以用肉眼在顯微鏡下看到。
當然在科學發現中，好運氣是重要的一部分。在剝離graphene的時候，Geim他們用的矽襯底上的氧化層是300奈米厚，後來人們發現，如果用其他厚度的氧化層，他們很可能無法在顯微鏡下看到單層graphene。
很多人覺得graphene不配拿諾貝爾獎，我相信這些人並不理解graphene這個體系的獨特之處，就在前幾天，人們在拉伸的graphene 樣品裏發現朗道能階分裂(Landau Energy Level Splitting)，這說明拉伸對於graphene來說，相當於產生了上百特斯拉的贗磁場，這種宏觀量子效應或許可以用來設計新的元件。
去年諾獎給了光纖，今年給了graphene，並不像人們預測的那樣不同領域的研究輪流坐莊。這說明，一筆寫不出兩個物理，無論是什麼領域，用的都是相對論和量子力學，用的都是同樣的思維方法和觀察方式。graphene發現以後，高能領域的人也很興奮，他們設計了很多實驗，希望用這個獨特的二維體系去模擬一些高能領域內的難題。所以，你看，在真正的物理學家眼裏，凝聚態並不只是固體和液體。
最後，祝賀A. Geim（右）和K. Novoselov（左）！
引自科學松鼠會 候戲 發表於 2010-10-07 12:55
候戲個人部落格
早晨起來打開網頁，看見Geim和Novoselov贏了諾貝爾，挺意外的。消息披露前一天，我在松鼠會討論組裏說：“如果明天，A. Geim因為graphene拿了物理獎，他將成為歷史上第一個兩獎在身的科學家。”
Geim是個有很多稀奇古怪想法的實驗物理學家。把青蛙放進磁場去磁懸浮一下，算是一個。論文發表在 Eur. J. Phys，並為他贏得Ig Nobel(搞笑諾貝爾獎)。
他還研究了蜥蜴手掌掌紋的微結構，是如何和外界依靠凡得瓦力產生粘性的。這篇論文發表在Nature Materials上，其中有張圖片如下：蜘蛛俠玩偶的右手掌心處是他們模仿蜥蜴掌紋開發出的的新乾燥粘性材料，蜘蛛俠通過這層材料被吸附在玻璃板上。 TBBT的謝耳朵把漫畫英雄印在T恤上，Geim是把漫畫英雄寫在論文裏，發表在頂級刊物上。
Unfortunately we are unable to provide accessible alternative text for this. If you require assistance to access this image, or to obtain a text description, please contact npg@nature.com
當然，最影響深遠的一次奇思妙想則是他石墨烯(grahene)的工作。石墨是個常見的材料，人們已經研究了近百年，石墨是層狀結構，每一個碳原子層（石墨烯）靠範德瓦爾斯力吸在一起。又是範德瓦爾斯力！從前研究蜥蜴的時候，Geim要想辦法用材料去模擬蜥蜴手掌去產生足夠的範力，現在研究石墨烯，他要想辦法怎麼打破層之間的範力，剝離出單層碳原子。他和Novoselov打算用透明膠帶（沒錯，就是辦公室裏常用的，最便宜的那種）。
和他同時嘗試剝離石墨烯的還有哥倫比亞的年輕教授 P. Kim的科研小組。他們用的方法看上去更“高科技”一些，用AFM（原子力顯微鏡）的針尖掃過石墨頂端，企圖依靠針尖的力量帶下來幾片石墨烯。
後來的結果大家都知道了，透明膠方法贏了AFM(原子力顯微儀)。在一次報告上，Kim說，當他聽到Geim用透明膠法實現了單層石墨烯的時候，他心想，完蛋了，我可能拿不到終身教職了。不過，因為他跟進得很快，隨後發表了幾篇很重要的論文，現在已經成為正教授。
youtube上面有很多視頻介紹到底怎麼用透明膠剝graphene，有興趣可以自行搜索。這個方法最神奇的地方在於，那麼薄薄一層材料，居然可以用肉眼在顯微鏡下看到。
當然在科學發現中，好運氣是重要的一部分。在剝離graphene的時候，Geim他們用的矽襯底上的氧化層是300奈米厚，後來人們發現，如果用其他厚度的氧化層，他們很可能無法在顯微鏡下看到單層graphene。
很多人覺得graphene不配拿諾貝爾獎，我相信這些人並不理解graphene這個體系的獨特之處，就在前幾天，人們在拉伸的graphene 樣品裏發現朗道能階分裂(Landau Energy Level Splitting)，這說明拉伸對於graphene來說，相當於產生了上百特斯拉的贗磁場，這種宏觀量子效應或許可以用來設計新的元件。
去年諾獎給了光纖，今年給了graphene，並不像人們預測的那樣不同領域的研究輪流坐莊。這說明，一筆寫不出兩個物理，無論是什麼領域，用的都是相對論和量子力學，用的都是同樣的思維方法和觀察方式。graphene發現以後，高能領域的人也很興奮，他們設計了很多實驗，希望用這個獨特的二維體系去模擬一些高能領域內的難題。所以，你看，在真正的物理學家眼裏，凝聚態並不只是固體和液體。
最後，祝賀A. Geim（右）和K. Novoselov（左）！
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