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作者： 记者 姜天海 来源： 发布时间：2017-1-3 14:55:57
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石墨烯，薄如蝉翼，却韧性十足，是世界上已知的最薄的纳米级材料。其极佳的导电性能和透光率更让各国科学家认为，它将有可能“颠覆世界电子行业的未来”。
而这种神奇材料的发现，竟源自于“手撕”一块透明胶带的结果。
2010年，英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆（Sir Andre Geim）与同事康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）因“在二维材料石墨烯方面所做的开创性工作”，获得了当年的诺贝尔物理学奖。
继今年8月记者有幸专访到来中国推广石墨烯新产品的海姆后，在不久之后举办的2016年“浦江创新论坛”上，记者再次巧遇诺沃肖洛夫。在这一对师徒身上，都能找寻到一种化腐朽为神奇、化苦难为乐趣的“科学顽童”精神。
苦中作乐
1974年，诺沃肖洛夫出生在前苏联乌拉尔山脉的一座中型工业城市——下塔吉尔。他的母亲是一名英语老师，父亲是当地工厂的一名工程师。
这座工厂规模十分庞大，几乎覆盖了整座城市。在那时的小诺沃肖洛夫眼中，工厂几乎是他们一家人的生活中心。
早上7点整，呼啸的汽笛声就会把几英里外的人都叫醒；7点半，第二声汽笛催促着人们赶紧离开家里；8点整的铃声意味着工厂一天忙碌工作的开始；下午4点半，轻快的下班铃又会告诉他们终于可以回家了。
对于懵懂的小诺沃肖洛夫而言，这有些恼人的井然有序并不是重点。令他两眼放光的是，这座工厂生产的是让每个小男孩都觉得“很酷”的东西——火车车厢和坦克。“甚至包括传说中的T-34”坦克，诺沃肖洛夫回忆道。
被这些高科技产业所环绕，就意味着周围有大量的高素质工程师和专业技术人员，这也潜移默化地让小诺沃肖洛夫和周围一众男生的爱好变得相对偏技术。
“除了越野滑雪之外，我非常地迷恋车，主要是因为我的父亲也非常喜欢汽车运动，而且汽车的很多部件都是生产或改装自我们之手。”诺沃肖洛夫通过这个喜好，学会了一部分车床加工、铣削焊接的技能。
诺沃肖洛夫称自己一直是“技术流的”。在他8岁的时候，父亲送给他一套德国的铁路模型，但在其中，他用得最多的是变频的直流电源。他用其来做电解实验，或者用来建电磁铁。
每天放学后，诺沃肖洛夫都会悄无声息地犒赏自己一番：他会在家中的厨房里来点小实验，比方说寻找火药的配方，或者是铸造金属，然后再偷偷地把厨房清理干净。
对于厨房的折磨随着年级的升高而大大减少，但诺沃肖洛夫对于这种实验的热情却得到了物理老师Ljudmila Rastorgueva的支持。她允许诺沃肖洛夫自由使用学校物理实验室的设备，并与数学老师一起，介绍他去参加莫斯科物理技术学院（Phystech）的远程教育学校，并鼓励他参加各种级别的奥林匹克物理和数学竞赛。
鉴于他在莫斯科物理技术学院的远程学习经验，再加上奥林匹克竞赛的成绩，1991年，诺沃肖洛夫轻松地来到莫斯科物理技术学院，学习物理和量子电子学。
全新体验
莫斯科物理技术学院与该国的其他高校有所不同。传统来讲，这里的科研工作主要都集中在研究机构，而莫斯科物理技术学院所采取的方法是将这些研究机构当作所谓的“研究基地”。在这里，学生可以跟进专业课程并参与研究项目。
诺沃肖洛夫的第一个“基地”是最初专注于研究强大的激光系统及其军事应用的国家研究中心Astrophysica。但不到一年，他就决定这并不是自己想要的，并即刻选择了到切尔诺戈洛夫卡的微电子技术研究所学习微电子技术。在这里，他遇到了一群非常有激情和热心的科学工作者，并接受了一系列令他迅速成长的课程。
诺沃肖洛夫回忆道，自己在这里学习到了很多，从最基本的人际交往到最复杂的实验技巧，“我记得自己非常嫉妒他们的技能能够让他们处理最微小的样本”。
于是，秉承着“只要功夫深，铁杵磨成针”的信念，诺沃肖洛夫让一位好友给他拿来了一把“见血封喉”的剃须刀，一面给自己刮胡子，一面练习双手的稳定性。“那是一段相当痛苦而且血腥的经历”，对自己痛下狠手的他，在短期内也得到了迅速的提升。
1997年，诺沃肖洛夫继续在这间实验室做博士生，也仍旧用着同一把剃须刀。但当他听到自己有机会到荷兰奈梅亨大学跟随导师海姆时，他毫不犹豫地放下一切，追随海姆来到了荷兰。
“安德烈以其作为实验主义者的创新和创意而闻名，因此我想都没想”就奔赴荷兰。1999年，他开始跟着海姆在Jan Kees Maan教授的高磁场实验室攻读博士学位。
“这对我来说是非常不一样的体验。实验室很大、国际化，同时有大量的各种各样的项目在进行。”对诺沃肖洛夫而言，这毫无疑问地拓宽了他在科学方面的视野，但却于他的荷兰语毫无益处。“我们的社群太国际化了，我们会操着一口奇怪的英语方言，再各自掺杂着一点意大利语、法语、荷兰语和俄语。”
科学顽童
2001年，随着大部分人完成了博士学位和博士后工作，这个曾经热闹的社群也开始逐渐冷清了起来。就在这一年，海姆迁到了英国的曼彻斯特大学，诺沃肖洛夫也毫不犹豫地紧随其后，即便这意味着他再次中途放弃了完成博士学位的计划。
但是等到师徒二人来到曼彻斯特大学后，发现等待着他们的是一间空空如也的屋子，实验室里除了汽轮泵几乎什么都没有。
但这对于两个“科学顽童”而言，根本不算什么。“这是我在不到三年内的第三间实验室，而且又是一次全新的体验。”一切都必须要从头开始搭建，但这也为他们带来了不少的乐趣，“因为每件设备都是根据我们的具体需求定制出来的”，诺沃肖洛夫说。
那时的实验室，只有海姆、Irina Grigorieva、诺沃肖洛夫和其他几位博士后和访问学者，但是他们所接触到的项目数量却没有因此减少，甚至可能还有所增加。除了主流的项目外，他们还进行了著名的“磁化水”、介观超导电性、壁虎胶带、栅电极扫描隧道显微术实验等等。
这些看似“不靠谱”的“周五晚实验”虽然与二人的专业领域相差甚远，但却也产生了相当有趣的结果。悬浮的青蛙为海姆和Michael Berry赢得了2000年的“搞笑诺贝尔奖”，甚至走进了很多学校的教科书。
“物理学的一大魅力之处在于我们是在与概念打交道，然后这些概念可以应用到各个领域不同的物理情况当中。”诺沃肖洛夫在接受《科学新闻》记者采访时表示。
“手撕”石墨烯
其中，海姆发起了一个研究项目，试图制作出一个金属场效应晶体管。彼时，对于材料的选择很自然地落在了石墨身上，这主要是因为其载流子浓度较低。
当海姆把一块非常昂贵的石墨交给他的博士生，希望他能把石墨抛光成尽可能薄的薄膜时，这位博士生满腔热情地把整块石墨一点点地抛成了粉末。那时，他们以为自己不得不放弃整个项目。然而，一个意想不到的解决方法从Oleg Shkliarevskii领导的扫描隧道显微术的项目中蹦了出来。
Shkliarevskii在做第一批扫描时，给诺沃肖洛夫看了清理石墨的方法——透明胶带。使用当时从垃圾桶里捡出来的透明胶带（残留物成片剥落在上面），诺沃肖洛夫用了不到1小时就制作出来，并立即就展示出少得可怜的场效应。然而，无论当时所产生的效应再怎么小，他们显然意识到，自己无意间发现了一个非常重大的事件。
随后，他们即刻开始着手，不出几个月就有了第一台石墨烯设备。不过，由于当时他们所获得的结果有些让他们摸不清头脑，因此，他们也从理论学家那里获得了巨大的帮助。
没有使用昂贵的抛光机器，也没有使用实验工作者所能想到的常规手段，凭着一块“垃圾桶里捡来的”透明胶带，就这样以一种意想不到的方式，发现了这种能够为未来带来颠覆性变革的材料。
这个故事告诉我们，“我们不可能从教科书或文章中学到科学的精神。”诺沃肖洛夫表示，“它们可能会在大学教给我们物理、化学和很多其他学科的知识，但我们需要依靠自己去培养如何能够最好地‘做科研’的直觉。”
他在接受诺贝尔奖的同时，也非常感谢自己的导师海姆：“他极具创造力，而且视野宽广，同时他自己又非常真诚、有判断力，几近疯狂地关注细节。”
他说，在专注于细节的时候，人们很容易忽视全局，又或是因为“美丽的理论”而忘乎所以，忽略了对事实的关注。“安德烈是可以在这些极端之间找到狭窄小路的大师，而且，如果我此生会为一件事而骄傲的话，就是我学到了一点这种风格。”■
《科学新闻》 (科学新闻2016年12月刊 高端访谈)
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