【2010諾貝爾】物理獎:石墨烯—最可愛的原子晶格(Andre Geim & Konstantin Novoselov)

■ 兩位俄裔青年物理學者蓋姆與諾沃肖洛夫因為石墨烯研究而獲得了本年度的諾貝爾物理獎,蓋姆在2000年時曾以「磁場漂浮青蛙」獲得搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize)。他們展現了科學充滿童心的一面。

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諾貝爾頌辭曰:「壓縮至二維空間的碳元素形式,展現出量子物理世界無比特殊的性質。」

翻譯 ∣ 周炳辰

今年諾貝爾物理學獎的主角是碳──極薄的石墨片,厚度僅一原子。蓋姆(Andre Geim)和諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)發現碳以特別薄的形態存在時,會表現出量子物理世界的特殊物理性質。

石墨烯(graphene)是碳的一種形態,就材料而言,它非常新奇,同時是最薄也是最堅硬的材料。它的電導率和銅不相上下,熱導率則比許多已知材料更佳。石墨烯幾乎完全透明,卻又密實到連氦原子都無法穿透。看來碳──地球上所有生物的基礎,又再一次讓我們驚奇。

蓋姆和諾沃肖洛夫由石墨(graphite)分離出石墨烯。石墨很平凡,例如鉛筆芯就含有石墨,但當時人們認為石墨烯這種晶體物質不可能穩定存在,因為太薄了。蓋姆和諾沃肖洛夫卻用普通膠帶取得厚度僅一原子的碳片。

物理學家開始透過石墨烯研究嶄新的、具有特殊性質的二維材料,石墨烯讓很多實驗變得可能,為量子物理拓展新的視野;同時也有許多實際用途,例如新的材料和電子元件。石墨烯電晶體(graphene transistors)的電導率比現今使用的矽電晶體更高,或許可以用來製作更有效率的電腦。

石墨烯因為透明度高,而且是優良的導體,可製造觸控式螢幕、光板、太陽能電池等產品;而若將石墨烯和塑膠混和,會產生易導電、耐熱、抗磨耗等特性,這種強韌、輕巧、可延展的複合材料或許在將來可以用來製作衛星、飛機、汽車。

蓋姆和諾沃肖洛夫已合作多年。諾沃肖洛夫今年三十六歲,起初是蓋姆的博士班學生,同為俄羅斯的物理學家,後來他追隨蓋姆遷至英國,現在兩人皆於英國曼徹斯特大學(University of Manchester)擔任教授。他們相信「好玩」的重要性,因為玩的時候,總會學到些什麼,而且誰知道?也許就像他們玩石墨烯,就這麼寫下科學發展史上重要的一頁。

 

獲獎者簡介

CORRECTION Britain Nobel Physics
蓋姆(左)與諾沃肖洛夫(右)在曼徹斯特大學門口合影。(圖片/美聯社)

安德烈‧蓋姆(1958-)──荷蘭公民,生於索契(Sochi),1987 年於俄羅斯科學院(Russian Academy of Sciences)固體物理學研究所獲得博士學位。曼徹斯特微觀科學和奈米技術中心主任(Directory of Manchester Centre for Mesoscience & Nanotechnology)、蘭沃錫物理教授(Langworthy Professor of Physics)、英國曼徹斯特大學教授、皇家學會 2010 年紀念院士。

康斯坦丁‧諾沃肖洛夫(1974-)──英國和俄羅斯公民,生於下塔吉爾(Nizhny Tagil),2004 年於荷蘭尼美根大學(Radboud University Nijmegen)獲得博士學位。英國曼徹斯特大學教授暨皇家學會院士。

 

(本文譯自諾貝爾官方網頁英文新聞稿

延伸閱讀:2010諾貝爾物理獎學術背景資料pdf檔蓋姆的磁場漂浮青蛙(High Field Magnet Laboratory)

責任編輯:MissZoe

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