石墨烯將取代硅，為世界電子科技開創(chuàng)一個嶄新的時代！

石墨烯手機充電時間只需5秒，電池就滿檔，可以連續(xù)使用半個月！

石墨烯電池只需充電10分鐘，環(huán)保節(jié)能汽車就有可能行駛1000公里！

什么神奇的石墨烯到底是什么東東？

石墨烯是世界上zui薄、zui硬的材料，于2004年問世,發(fā)現(xiàn)石墨烯的英國曼徹斯特科學家安德烈·海姆（Andre Geim，AG）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）憑借著這一發(fā)現(xiàn)獲得2010年諾貝爾物理學獎。

所以我們就來認識一下今天的主角——Andre Geim（以下簡稱AG）。他的科學才華。在他的眼中，科研是一個滿足自己好奇心的游戲。并且在十幾年的時間中，玩耍出了很多驚世駭俗的科學成果，讓所有苦行僧一樣的科研狗們羨慕不己。

但當他還是一只科研狗的時候，也曾經(jīng)四面楚歌,苦逼到飯都吃不起的地步。

事實一再印證，命運之神會眷念每一個逗逼。于是，他終于發(fā)現(xiàn)了牛B的石墨烯，使人類的科技從硅時代一躍進入碳時代，并為自己贏得了科學家的zui高獎——諾貝爾物理學獎。

他曾一無所有，他將擁有一切。他神一般的存在，只為證明一個真理：好奇心才是科學的*推動力！！！

AG的這張照片看著好有男神范兒，充滿學霸的光環(huán)。不過，小編覺得他的長相好像一個人。。。

沒錯！就是《科學大爆炸》中的逗逼霍華德。事實也證明了，AG可能是所有諾貝爾獎獲得者中，逗逼氣質(zhì)的獲獎者了。這事兒我們稍后再提，先說說他苦逼的前半生。

AG在35歲以前，是一個養(yǎng)家糊口都犯難的主兒。

AG上世紀80年代進入俄羅斯科學院攻讀固體物理學博士學位。導師給了AG一個不怎么需要花錢的課題，然后。。。AG就花了5年的時間，想著怎么在這個垃圾課題中找出一點有價值的東西。他努力了，并且發(fā)表了5篇paper。但一個學術(shù)的編輯對AG說，他這5年做的研究*是一坨shi。。。

多年后，AG在回憶這段研究歲月時“深情”地說：“我還是從中學到了一些讓我受益終身的東西，那就是絕！對！不！要！讓你的學生研究那些已經(jīng)死了很久的課題方向。”

1987年他拿到自己的博士學位后，進入俄羅斯科學院，開始了一條科研狗的生活。

AG找了個機會跑到英國做博士后，隨后幾年中又分別去了丹麥、荷蘭，其實就是去這些發(fā)達國家的實驗室里打工掙錢養(yǎng)家糊口。

由于之前一直沒有做出什么亮眼的成果，也沒有發(fā)過什么好paper。所以，AG到哪兒都是一個無名小卒，無人問津。時間一晃，他已經(jīng)36歲了，基本上一事無成。沒有自己的科研團隊，沒有研究方向，更沒有豐厚的科研經(jīng)費。

如果是在中國，他這樣的科研狗已經(jīng)被很多所謂的專家們在科研上判死刑了，用來作為反面教材教育年輕人要好好聽話、老實干活、多發(fā)文章。

被中國專家緊握著手，AG只能“呵呵”了

一個偶然的機會，AG成為荷蘭一所大學的副教授。為了能專心做科研，不再為五斗米奔波，他選擇加入荷蘭國藉。吃飯問題解決后，他那被雪藏已久的逗逼氣質(zhì)，漸漸地蘇醒了，有如黃河泛濫，一發(fā)不可收拾。

他所在的實驗室中，有一臺能產(chǎn)生20特斯拉的超導磁鐵，幾乎是人類制造出的zui強磁場。嗯。。。這個怎么形容呢，就是比我們?nèi)粘Ｒ姷降碾姶盆F磁性強幾十甚至上百倍吧。如果在這樣的磁場周邊放上刀叉之類的鐵器，估計會馬上變成小李飛刀。

然后，沒有科研經(jīng)費的AG，就打起了這臺超導磁鐵設(shè)備的主意。

磁學有一個特別有意思的特性，就是當物體在磁場中運動時，物體中會產(chǎn)生與運動方向相反的力，抵抗物體的運動。

嗯，作為漫科普一名堅持不講科學公式的小編，我是不會告訴你抗磁性是運動的電子在磁場中受電磁感應而表現(xiàn)出的屬性的。

大家只要記住一點就夠了：所有的物質(zhì)都有抗磁性，也就是會抗拒被磁場磁化。只不過有些物質(zhì)的順磁性或鐵磁性太強，如磁鐵，將抗磁性掩蓋了，從而表現(xiàn)出磁性。另外，由于抗磁性系數(shù)不同，產(chǎn)生的斥力大小相差也很大。

那么，磁學的這一個特性，有什么好玩的地方呢？看看下面令人大開眼界的動圖。

這個有趣的現(xiàn)象又被稱為“羽落術(shù)”。這里使用了一塊釹磁鐵和一只粗銅管。釹磁鐵產(chǎn)生磁場，而銅是優(yōu)良的抗磁性物質(zhì)。運動的磁場與銅管相互作用，銅內(nèi)產(chǎn)生感應電流，通過電磁作用產(chǎn)生向上的斥力阻礙了釹磁鐵下落。從而，產(chǎn)生畫面中重物在空氣中緩慢下落的神奇效果！

嗯，我們期待已久的AG終于要登場了。吃飽喝足后，他的逗逼創(chuàng)造力，可以在科學*寫下濃墨重彩的一筆。

于是，他逗逼的往20特斯拉的磁場中倒水。。。沒錯，就是倒！！！！ 水！！！！

這要是在中國，老板看到哪個科研狗膽敢往儀器中倒水，一定會讓這只科研狗腦子進水。。。

估計沒有哪只科研狗敢做出這么膽大妄為的舉動，于是，AG成為了AG，而中國的科研狗們繼續(xù)NG。。。

上帝的秘密就這樣被AG發(fā)現(xiàn)了。一滴渾圓的水滴，像失去了重力一樣懸浮在磁場中。它就在那里，不上不下，不悲不喜，不離不棄。

水為什么會懸浮在磁場中呢？其實，水分子也具有抗磁性，只不過非常小，如果是一般的磁場，產(chǎn)生的斥力與水滴受到的重力相比，*可以忽略不計。但AG所用的磁場是如此之強，足以使水滴克服地球重力懸浮起來。

當然，作為一個被壓抑了多年的科學逗逼來說，AG絕不會滿足于把一滴水懸浮在空中，因為那樣太不夠逗逼精神了！！

生物體內(nèi)絕大多數(shù)都是水份，而且，蛋白質(zhì)等也是抗磁性的。問題來了：生物如果在強磁場中，會像水滴一樣懸浮起來嗎？

于是，他把活的生物體也扔到了那個威力巨大的強磁場中。其中，zui搞笑的是一只青蛙。

當青蛙被放到磁場中，青蛙的每個原子都像一個小磁針，外界磁場對這些小磁針作用的結(jié)果產(chǎn)生了向上的力，如果磁場的強度適當，這力與青蛙受的重力達到平衡，它們就能懸在空中。懸浮的青蛙，也為AG贏得了2000年的搞笑諾貝爾物理學獎。

這只青蛙，大概是*個沒有受外力作用，比如氣流等，而能夠在地球上懸浮的活體生物了。

嗯，說到這里，大家肯定自然而然地會想到，人體是否也能懸浮在磁場中。從理論上說，是*沒有問題的。利用抗磁原理，只要用足夠強的磁場，經(jīng)過周密的設(shè)計，將來就有可能使人體在磁場中懸浮起來。

AG搞笑的本色并未就此停止，他后來做的一系列逗逼科研更是有增無減，甚至為他贏得了真正的諾貝爾獎。

AG另一個牛B的研究，是發(fā)明了一種膠帶。

嗯，先別急，如果你知道這個膠帶的背景，就知道這個發(fā)明有多腦洞了。

在電影《諜中諜4》中，阿湯哥曾戴著一雙“壁虎手套”，順著玻璃墻，徒手攀爬世界*高樓——哈利法塔。

當然，這只是電影的一個橋段，壁虎手套是人們想象出來的。但在自然界中，壁虎爬墻的本事，卻真的讓人類垂涎三尺。無論是粗糙的樹干，還是光滑的玻璃，壁虎都能行走如飛。壁虎為什么有如此神奇的本領(lǐng)？

原來，秘密就在壁虎的腳掌上。

人們曾經(jīng)以為壁虎的腳掌能在各種材質(zhì)的墻壁上行走，是由于粘液或腳掌上小吸盤的幫助。但這些假設(shè)很快被實驗推翻了。簡單想一想就能明白，如果壁虎是被粘液或吸盤牢牢地吸附在墻上，它怎么能夠靈活地邁步呢？所以，壁虎行走的迷題一直沒有很好的解釋。

直至2000年，美國科學家用電鏡放大觀察壁虎的腳掌，發(fā)現(xiàn)壁虎的腳掌充滿了無數(shù)小的毛狀物體。由于這些物體比較硬，又稱為“剛毛”。那些看似小鉤子一樣的剛毛末端，實際上是開叉的，每根剛毛都分成了100-1000根更細的絨毛，這些絨毛的尺寸小到納米級品。

因為這些絨毛如此之小，以至于整體的表面積大大提高。極大的增加了壁虎腳掌的表面積，特別是當壁虎攀在那些粗糙的物體表面時，這些絨毛更能填滿那些細小的坑洼。

現(xiàn)在要說的，就是壁虎zui牛B的地方了。它根本不是靠人們想像的宏觀條件下的力吸附。它依靠的是剛毛上的小絨毛，與墻壁產(chǎn)生的范德華力——也就是說，是它腳掌上的分子與墻壁分子間產(chǎn)生的力！

說到范德華力，是一種發(fā)生于分子與分子之間的吸引力。下面的小實驗可以讓你體會到范德華力的力量。

找兩本厚一點的書，是紙張薄軟一點的，像洗牌一樣把兩本書的書頁一張壓一張的疊在一起。全部疊完后用手壓一壓，然后分別抓住兩本書的書脊，試試能把它們拉開嗎？把兩本書“粘”在一起的力量，就是范德華力。

如果你沒有耐心把兩本書一頁一頁的交疊，也可以去買一部新手機。很多人都特別享受揭開新手機屏幕保護膜的那個瞬間，其實那層膜就是靠范德華力“粘”在手機屏幕上的。

相比讓原子構(gòu)成分子的那些作用力，范德華力很小，生活中我們往往不會在意到它的存在。但是這個很小，只是相對來說的。億萬根這樣的絨毛足以產(chǎn)生巨大的吸引力，從而可以使得壁虎爬上任何物體表面，甚至玻璃的天花板。有科學家測算，壁虎腳掌上剛毛產(chǎn)生的吸附力，可以達到其體重的50倍。

聽到這兒，是不是覺得壁虎超級牛B。人類文明發(fā)展了上萬年，也就是近一、兩百年，才開始認識到原子、分子間力的作用。而壁虎，則早已運用分子間的范德華力吸附在墻上傲嬌幾百萬年了。

說了這么多壁虎，該輪到我們的科研男神AG登場了。

壁虎腳掌這么好玩的課題，當然不會逃脫AG的視線，他一時興起，就想試試能否做出像壁虎腳掌一樣的膠帶。這種膠帶zui大的優(yōu)勢是可以反復使用，而且吸附力強大。未來，人類也可以像壁虎一樣自如攀爬高樓，《諜中諜4》中的鏡頭絕不是夢。

于是，他模擬壁虎腳掌的結(jié)構(gòu)，在一種高分子材料（聚酰亞胺）上進行刻蝕，制造出單個微突起直徑為500nm，高2μm，以間隔1.6μm周期性排列的表面。制作了一片小小的膠帶。放大后，膠帶表面是這個樣子的（密集癥患者回避～～～）：

這種膠帶中每0.5平方厘米負重可達300克的物體。如果要把一個人粘在墻上，用一張A4紙大小的膠帶就足夠了。而且這種膠帶可反復使用，被稱為“壁虎膠帶”。

這一次，他還是不改逗逼本色，把蜘蛛人（模型）牢牢地粘在天花板上。于是。。。世界媒體又沸騰了。。。這是人類為數(shù)不多地仿照動物身體微觀結(jié)構(gòu)，制造出的神奇材料。

仿生材料學，自此進入研究高潮。

現(xiàn)在，*都對AG充滿了期待——他又會玩出什么讓人眼前一亮的科學成果呢？

哦，順便說一句，受AG的啟發(fā)，美國的科學家們已經(jīng)真正地發(fā)明出了“壁虎面板”。并且成功地攀爬上一面二十幾米高的高墻。。。是不是有種想立刻爬墻的沖動？

關(guān)于壁虎手套的研究，可以拍攝一部不亞于好萊塢科幻大片的科學紀錄片。【漫科普】的小編改天再跟大家好好嘮一嘮這項研究。、

時間又到了2004年，這一年，AG想玩一次大的。

現(xiàn)代人類對于物質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了一個相對明確的認知。如果從原子尺度觀察物質(zhì)結(jié)構(gòu)，原子們就是像搭樂高積木一樣構(gòu)建出我們這個千變成化的物質(zhì)世界。

而在人們所認知的結(jié)構(gòu)中，石墨是一個另類。

石墨的晶體結(jié)構(gòu)是層狀的，靠微弱的范德華力把相鄰的兩層貼合在一起。層與層之間充斥著大量的電子，因此，石墨是良好的導電體。

而單個石墨層，則是碳原子與碳原子相互連結(jié)形成正六邊形，并延伸成一張無限大的原子網(wǎng)。這張網(wǎng)上的原子連結(jié)的是如此結(jié)實，以致于這張網(wǎng)比鉆石還硬。

有過削鉛筆經(jīng)驗的小伙伴們都很清楚，鉛筆中的石墨芯是很軟的，而且很容易就掰斷了。用鉛筆書寫，其實就是一個將芯上脫落的石墨顆粒留在紙面上過程。

這是因為石墨相鄰分子層粘合的力很弱。石墨層很容易發(fā)生相互移動或剝離。就像下面這幅圖示意的一樣。

隨著現(xiàn)代化科學儀器的不斷進步，人類研究的尺度也越來越小。已經(jīng)進入到納米、甚至更小的原子級別。然而，盡管人們對石墨的結(jié)構(gòu)已有了*的認識，甚至預言了單層的石墨可能會具有非常好的物理性質(zhì)。但如何把石墨不斷地磨薄，薄到只有一個原子的厚度，這個世界難題還是讓所有的科學家們望而卻步了。

甚至有些科學界的大牛們斷言，單層的石墨是不可能獨自存在的！所有妄想做出單層石墨的人，都是癡人說夢！

馬云的這句話很精辟：夢想還是要有的，萬一實現(xiàn)了呢？

于是，AG果斷地把一塊石墨遞給一個研究生：“去，把它磨到zui薄！”

那個研究生當時就暈菜了。。。鐵杵磨成針已是*，你居然讓我磨到原子量級。。。

于是這個研究生天天苦逼地磨石墨，幾個月后，已經(jīng)磨到zui薄，實在磨不下去了。拿來一測量，還有幾千個原子層厚，他絕望了。。。于是撒手不干，老子不玩了。

此路不通，AG只好再尋他途。這時，他看到學生用透明膠帶貼在石墨表面，就問學生為什么這么做。學生說膠帶可以把表面一層臟的石墨撕下來，再用干凈的表面來磨。

瞬間，AG的腦洞亮了。他把撕后的膠帶放到顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)膠帶上的石墨厚度比那個研究生辛苦磨出來的石墨片薄多了，有些甚至只有幾十個原子層厚。

撕！！下！！來！！

撕！！下！！來！！

撕！！下！！來！！

重要的事情說3遍。

于是，*zui簡單粗暴，駭人聽聞的科學實驗誕生了！AG真的反復用透明膠帶粘在石墨上，然后一遍又一遍地撕膠布，直到膠帶上的石墨越來越薄，直至一個原子的厚度，也就是獲得了單層的石墨，又被稱為——石墨烯。

在石墨烯中，六邊形的原子結(jié)構(gòu)清晰可見

大家應該都有過用膠帶粘紙上的錯字的經(jīng)歷。而AG制備單層石墨烯的過程與之類似。

AG再次向世人證明，解決具有挑戰(zhàn)性的科學問題，往往不需要用高深的理論或復雜的儀器，需要的，更多地是人們對日常生活細致的觀察與靈活地運用。

面對用透明膠帶撕出來的石墨烯，*的科學家毫無保留地獻出了他們的膝蓋。

擁有搞笑諾貝爾物理學獎的逗逼之神AG，因為做出石墨烯并測試了相關(guān)的物理性能，獲得了2010年諾貝爾物理學獎。這一次，是貨真價實的諾貝爾獎。

關(guān)于石墨烯，再啰嗦幾句。有人把石墨烯喻為人類在21世紀zui重要的材料。石墨烯導電性*，而且?guī)缀跬该鳌Ｎ磥韼啄陮⑦\用到手機屏中。

而且石墨烯強度*，鋼鐵等材料。已經(jīng)有人腦洞大開，準備未來用石墨烯修建通往太空的軌道。

AG的故事還遠沒有結(jié)束，*的人都在盯著他，未來，他又會帶給我們怎樣的腦洞與歡樂呢？

評：不要小看任何一個富有想象力的人！

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