他们用胶带“撕”出诺贝尔奖

安德烈·海姆被誉为“石墨烯之父”——他出生于俄罗斯，现任英国曼彻斯特大学教授。2004年， 海姆和他的学生康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用一卷普通胶带首次成功地从石墨中分离出单层碳原子的石墨烯，这项发现被认为是材料科学的重要里程碑，开启了二维材料研究的新纪元，因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。

安德烈·海姆：我在废弃胶带上看到了尤里卡时刻

主持人 朱梓橦：

说到诺贝尔奖——那个“废弃胶带卷”的故事堪称传奇。请跟我们讲讲发现石墨烯的那一刻，或者整个研究过程中的关键环节。

2010年诺贝尔物理学奖得主 安德烈·海姆：

这故事某种程度上成了传奇，甚至像是个被略微夸大的童话。但本质上，它始于一个严肃的科研问题：材料究竟能被做到多薄？你们知道“原子”这个术语的由来吗？听说过“atom”这个词的词源吗？

如果我没记错的话，这个词源自希腊的柏拉图或与他同一学派的某位哲学家。他们提出了一个设想：取一块石头不断对半分割，再分割，如此不断持续下去。后来其中一位——可能是柏拉图本人——推测最终会达到无法再分割的极限，这个最小单位就被称为“原子”。所以说，这个问题本质上是非常严肃的。比如云母这种材料，在学校随处可见；再比如石墨，都是大家耳熟能详的材料。这类材料具有极好的可裂解性。这意味着你可以不断将它一分为二，但究竟能分割到什么程度呢？后来，一位和我一起共事的乌克兰博士后研究员建议使用这种透明胶带。我们采用了这个方法。要知道，石墨作为一种材料，其实已经被研究了上百年。

这些研究员用透明胶带把石墨的最表层粘掉，然后将胶带随手丢弃，只研究被粘掉表面的石墨。他们并未意识到，连同胶带一起扔掉的那些粘着的微小石墨碎片，很可能就是他们错失的诺贝尔奖机会。而当我们把这段胶带放在显微镜下观察时，我们看到了透明的石墨薄片，也就是透明的金属，这意味着这是极其薄的金属。这确实堪称传奇。

人们有时会觉得：“这很简单，我自己也能做。”但诺贝尔奖的授予，关键在于意识到眼前之物的价值，以及预见其未来可能展现的特性。我很幸运没有错失这个机会——我在胶带上看到的不是一块废料，而是一个“尤里卡时刻”。

安德烈·海姆：

石墨烯能以单原子层的形态存在，

颠覆了人类对材料极限的认知

主持人 朱梓橦：

关于石墨烯或您提到的这类材料，最令您振奋的是什么？您认为它将如何颠覆现有产业？

我的答案随时间不断变化。最初，我认为这种材料在电子领域会有多么出色的应用——后来我的想法一变再变。但现在，我的答案非常简单：最令人惊叹的，莫过于这种材料本身的存在——它仅有一个原子厚度，却能在我们三维世界的常温常压环境下稳定存在。类似材料虽有数百种，但制备单原子层材料绝非易事，因为周遭环境中的氧气、湿气，尤其是温度变化，都会破坏晶体结构。不信你可以试试用黄金做实验——黄金可是公认最惰性的材料之一。这正是黄金首饰不与氧气或空气产生反应的原因。但若试图将黄金做到百个原子以下的厚度，结果必然失败——它会团聚成岛状结构。我们知道，这些材料普遍“抗拒变薄”，它们会相互聚集成团，在常规环境下根本无法保持单原子层状态。因此，这类材料的存在堪称奇迹，这也解释了为何直到21世纪，我们才确认它们能够存在于我们的世界。

在我看来，石墨烯等二维材料为科学界带来了诸多非凡特性——这些特性已被研究了20年。人们至今仍在惊叹这些材料的奇妙之处，它们为科学界带来了诸多奇迹。目前已有大量实际应用：我见过数百种含石墨烯的消费品，虽不标注“石墨烯产品”，但它们都因石墨烯而略微提升了品质，比如华为的散热电子元件，以及许多采用石墨烯散热技术的LED设备。

电动汽车领域，正是石墨烯的应用场景之一。石墨烯的母体石墨本来就是锂离子电池电极材料之一，而约五年前，业界开始尝试使用超薄石墨烯层来稳定硅电极。虽然尚无革命性突破，但你可能不知道，你的电动车电池里早已添加了石墨烯成分，它能提升几个百分点的性能，让续航里程增加约10英里。这种改进虽非颠覆性的，却已切实改善了我们的生活。

安德烈·海姆：

中国科研正转向创新，诺奖级突破指日可待

主持人 朱梓橦：

作为中国科学院的外籍院士，您如何看待中国的科研文化？您觉得这个领域竞争激烈吗？与中方同行的合作中有哪些具体经验？

请允许我直言不讳。我认为，那些15乃至20年前听取过我建议的中国政策制定者们，大力投资科研院所、推动改革的举措确实卓有成效。这15年间中国科研取得了长足进步。约5到7年前，新一代中国科学家从西方学成归国，其中一些曾在我的实验室工作，他们带回了全新的科研理念：勇于冒险、开拓视野、享受探索乐趣；不再埋头深挖，不再重复已有研究，而是开拓前人未至的新领域，寻找令人兴奋的全新发现。

这一转变确实重塑了科研文化，但仍是近年才出现的新现象——目前仅集中在中国的顶尖高校，且刚刚起步。有人常问中国何时能获诺贝尔奖，我确信在某些高校里，诺奖级成果已在酝酿。中国对高质量研究的投入堪称巨大，突破必然会出现。但这种冒险探索的文化，真正兴起不过最近五到十年光景。在此之前，中国科研更多是在重复西方已有的研究，这与其亚洲文化传统不无关系。十年前这曾让我深感失望，而今天，我要为中国正在发生的变化献上祝贺。

康斯坦丁·诺沃肖洛夫：

石墨烯已在电池、复合材料、电子等领域持续实现应用落地

在海姆的实验室，“周五夜实验”已成为一种独特的创新文化。每到周五，团队成员都被鼓励跳出主流课题，大胆尝试新奇想法。正是在这样的氛围下，康斯坦丁·诺沃肖洛夫与导师海姆共同走上了科学巅峰，年仅36岁便摘得诺贝尔物理学奖。

从博士生到合作获奖者，诺沃肖洛夫不仅是石墨烯研究的关键推动者，更以敏锐的实验直觉和国际化视野著称，成为青年科学家的典范。如今，他依然活跃在二维材料和应用创新的一线，是“材料科学的新星”。

主持人 朱梓橦：

您认为为何它被誉为“未来材料”？在您看来，哪些产业将因此受到最大冲击？

2010年诺贝尔物理学奖得主 康斯坦丁·诺沃肖洛夫：

石墨烯的出现带来了很多影响，不仅在物理学领域，也包括应用领域。当你在书中读到这些“炒作周期”时会觉得很有趣，这其实是经济学的标准术语，但亲身体验这一过程才真正妙不可言。当我们刚开始研究石墨烯时，周围的人就迫不及待地提出各种应用设想：“这个领域能用那个场景也行”。我们一直在摸索尝试，深知要做出这些器件需要付出多少努力。我们总会说：“别开玩笑了，这根本不可能实现，难度系数实在太高了。”

然而几年后，当那些拥有专业技术背景的人士开始大规模制备这种材料时，人们逐渐开始相信其潜力，甚至一度流传出“石墨烯可应用在一切领域”的论调——这确实标志着炒作达到了巅峰。随后热潮逐渐消退，人们的热情有所收敛，质疑声也开始浮现。但事实上，石墨烯的应用研发始终在稳步推进。几乎每月甚至每周，都能看到新的石墨烯产品问世。

如今石墨烯已被广泛使用。中国在石墨烯量产方面规模尤为可观——它被广泛应用于复合材料、电池技术、手机制造等领域。就电子器件而言，其他二维材料（石墨烯的“兄弟姐妹”们）或许比石墨烯本身更有可能替代硅基材料。但在光电子学领域，石墨烯也已被广泛使用。

康斯坦丁·诺沃肖洛夫：

石墨烯企业制胜的关键在于研发高端应用

主持人 朱梓橦：

中国拥有数量可观的石墨烯企业——约有一万家专营生产企业。对于这些企业，您会建议它们重点开发哪些高端产品类型，而非仅聚焦低端产品？

我认为企业资质本就参差不齐。部分企业确实实现了突破性创新，开发了石墨烯等新材料的制备工艺。而另一些企业则只是借势炒作，生产低质材料。但需要认识到：新材料带来的不仅是新机遇，更有新挑战，因为每种新材料都需要嵌入并重构供应链体系、开拓市场渠道。

所以，企业需要双轨并进：既要专注材料研发，更要着力应用开发。仅仅把材料推向市场是不够的，还需要教育企业，告诉你的客户和消费者如何使用这种新材料。因此，在应用开发方面还有很多工作要做，而不仅仅是材料开发本身。这也是很多企业一开始犯下的错误。我们看到，当前市场的赢家，正是那些提供整体解决方案而非单纯材料的企业。