對話石墨烯之父：石墨烯真正應用恰逢其時
時間:2016-04-21 10:07來源:科技日報 作者:西顧
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石墨烯作為革命性的新材料，具有高導電性、高強韌度等特點，未來發展前景十分廣闊。去年10月，國家主席習近平參觀英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究院時，曾指出“中國是石墨烯研究和應用開發最活躍的國家之一”。為及時跟蹤石墨烯最新發展動態，加強中外石墨烯科技交流，本報將陸續推出這一領域國內外重點科研院所和企業的最新技術研發，以及產業發展趨勢的深度報道，以饗讀者。
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，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。
“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”。
對話石墨烯之父：石墨烯真正應用恰逢其時
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。”
諾沃肖洛夫還對目前從事石墨烯研究的莘莘學子給出建議：“無論是努力程度，還是聰明才智，我認為中國的學生與國外學生沒有不同。一般我不大會給誰建議，不過談到石墨烯的研究，我以為重要的是堅持自己，下決心去做令自己感興趣的課題，而不是追捧當下最流行的東西，然后，就是鍥而不舍。”
就在小諾即將回國之際，他意外地收到了中國石墨烯業界專為他定制的一份特別禮物——銀基烯碳新材料股份有限公司通過3D打印技術制作的石墨烯模型工藝品。其中，黑色的石墨烯分子結構部件由含有石墨烯高分子材料打印成型，融合了石墨烯和3D打印兩個顛覆性技術，體現了未來科技的發展趨勢。而且，其上還鐫印著他的名字。
諾沃肖洛夫笑納著說，回英國曼徹斯特大學后要為此立個項目，讓他的學生檢測一下它是不是導電。最后，他感言道：“迄今，我們上下求索研究石墨烯的歷程約二十載，希望大家能夠繼續堅持下去，在這條道路上行得更遠，真正實現石墨烯的廣泛應用，最終能夠開花結果！”
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