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专访康斯坦丁●诺沃肖洛夫教授 谈石墨烯未来

仪表上游中国仪表网2016年04月21日 11:44人气:12839

  【中国仪表网 仪表上游】石墨烯作为革命性的新材料,具有高导电性、高强韧度等特点,未来发展前景十分广阔。去年10月,国家主席习近平参观英国曼彻斯特大学国家石墨烯研究院时,曾指出“中国是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家之一”。

  
 
  如果说上帝创造了世界万物的话,现在因研究石墨烯获得2010年诺贝尔奖的康斯坦丁·诺沃肖洛夫,正在尝试创建不一样的东西——超越石墨烯本身,按需设计从原子到产品的性能,探寻这种二维材料带来的新机遇。
  
  4月14日,身着白衬衣蓝牛仔裤休闲鞋,外加背着双肩包,这位石墨烯界的大明星、英国曼彻斯特大学的著名教授,低调现身于清华大学深圳研究生院召开的第三届石墨烯高峰论坛。期间,记者就石墨烯最新研究进展、如何看待石墨烯产业近况等问题,见缝插针地进行了采访。
  
  “跳出箱子思考并构建新材料”
  
  因在二维石墨烯材料的开创性实验,诺沃肖洛夫与其导师安德烈·海姆教授共享2010年诺贝尔物理学奖,那时他年仅36岁。由此,石墨烯界亲昵地称他“小诺”。
  
  小诺记得,最初发现石墨烯是一个周五的夜晚,之所以对这一时刻记忆犹新,主要得益于当时海姆教授引进的一个新概念——“跳出箱子思考”,即思索那些非主流研究方向的问题,尝试之前不可能之事。而他现在从事的研究可谓又一次跳出箱子的思考。
  
  石墨烯是通过胶带法从铅笔里的石墨中分离出来,这种具有优异性能的二维材料是大自然中本来存在的物质,也是现在很多业内人士的主要研究对象。而小诺决定做些超越石墨烯本身的工作,创建新的二维材料。其中一个主要途径就是扩展石墨烯的“朋友圈”,加入更多的好友,探索它在与其他二维材料互动时会不会很“激动”而表现出哪些有趣的性质。
  
  在实验室,小诺选取不同性质的二维材料,与石墨烯叠加整合在一起,如在石墨烯上附着一层氮化硼或者二硫化钼、再或氮化物,探察它们接触后界面的性能,只见有的电子发生自我旋转;有的电子出现横向位移、自行排列;有的会使LED的量子效率大幅提高,等等。
  
  他介绍说,未来或可根据实际应用人工排列分子,从原子到产品,任意设计电子、机械结构,以及非常复杂的异质结构,创造出世界上不存在的材料,赋予其在自然界中不具备的特性。从而,探寻这种材料的更多潜在应用,构建理想的二维材料“博物馆”。
  
  “石墨烯真正应用恰逢其时”
  
  曾经在一起做研究的这两位石墨烯界大咖诺沃肖洛夫和海姆,现在的研究方向似乎大为不同:海姆饶有兴味地研究如何用石墨烯解决现实中的一些问题,如海水快速淡化与净化等;而诺沃肖洛夫显然比较醉心于设计下一代的石墨烯复合材料。
  
  诺沃肖洛夫对科技日报记者坦言:“我现在的主要工作是做基础研究,关注微电子元器件领域,特别是将石墨烯和其他二维材料结合在一起,原则上提供了一系列可以研究的有趣课题,包括电子学、光学、化学、能源和生物应用。目前,我在研究中只是做了一些小的尝试,以增加石墨烯的生产规模、发掘和增添其优异性能。不过,如果有时间和机会,我倒愿意做一些不同的事情,帮助一些公司寻找石墨烯新的用途。”
  
  对于许多人渴望石墨烯能尽早为日常生活中所用的心情,诺沃肖洛夫指出:“石墨烯产品并非一夜即会出现‘杀手级’产品,那一天的到来尚需很长的历程。”
  
  诺沃肖洛夫强调,“当下我们所处的阶段,正在努力寻找一些石墨烯的应用方向,已有一些相应的产品出现在市场上。我们不仅仅要关注石墨烯的基础科研,还要放眼其真正的应用,现在正恰逢其时!”
  
  “中国石墨烯研究与国际基本同步”
  
  如今,几乎每年诺沃肖洛夫均造访中国几次,有时来做学术演讲,有时推动大学、科研机构的教育发展,还会了解国内的一些合作项目,促进产业化进程。
  
  据统计,目前世界上发表有关石墨烯的论文1/3来自中国。诺沃肖洛夫对此谈了自己的看法。他肯定道,“中国从石墨烯的基础研究到实际应用,与国际基本同步,一些方面还有所超过,有些方面已与英国很接近。”
  
  诺沃肖洛夫还对目前从事石墨烯研究的莘莘学子给出建议:“无论是努力程度,还是聪明才智,我认为中国的学生与国外学生没有不同。一般我不大会给谁建议,不过谈到石墨烯的研究,我以为重要的是坚持自己,下决心去做令自己感兴趣的课题,而不是追捧当下最流行的东西,然后,就是锲而不舍。”
  
  就在小诺即将回国之际,他意外地收到了中国石墨烯业界专为他定制的一份特别礼物——银基烯碳新材料股份有限公司通过3D打印技术制作的石墨烯模型工艺品。其中,黑色的石墨烯分子结构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打印两个颠覆性技术,体现了未来科技的发展趋势。而且,其上还镌印着他的名字。
  
  诺沃肖洛夫笑纳着说,回英国曼彻斯特大学后要为此立个项目,让他的学生检测一下它是不是导电。最后,他感言道:“迄今,我们上下求索研究石墨烯的历程约二十载,希望大家能够继续坚持下去,在这条道路上行得更远,真正实现石墨烯的广泛应用,最终能够开花结果!”
(本文来源:科技日报转载请注明出处
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