专访诺奖得主Andre Geim：石墨烯可能无法取代硅，我们需要更多耐心和努力

近日消息，SINC访问了诺贝尔奖得主、石墨烯之父Andre Geim。他在访问中表示，石墨烯虽然被我们广泛应用，但质量不足以满足高科技应用的需求。石墨烯需要时间来找到合适的应用，需要时间使它变得更好，更便宜。 等一等石墨烯，给它足够的时间，就像我们曾经对硅材料那样。

十五年前，来自俄罗斯科研工作者安德烈·盖姆和他的同事康斯坦丁·诺沃肖洛夫首次分离出了石墨烯。从石墨中提取出单层碳原子可能在当时看起来很简单，但许多激动人心的应用都将会出现。 不久之后，这种新材料的出色性能让科学家感到惊讶，他们发现了石墨烯的巨大潜力。因此，Geim和Novoselov都获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

这并不是Geim被授予的第一个大奖。 他曾在2000年获得了搞笑诺贝尔物理学奖，这是对每年秋天颁发的最具代表性的科学成就的诺贝尔奖的拙劣模仿。Geim因使用水的磁性使青蛙漂浮而获此殊荣。到目前为止，他是第一个同时获得过诺贝尔奖和搞笑诺贝尔奖的人。

现在Geim在曼彻斯特大学工作。SINC在访问西班牙期间对他进行了访问，该项目由GrapheneFlagship组织，这是一个长期的欧洲基础科学项目，汇集了150多个合作伙伴，预算总计投入10亿欧元，目标是将石墨烯从实验室带入应用市场。

1、石墨烯目前已经广为人知，是“明星材料“，但在10年以前并没有太多人关注它，您是如何开始石墨烯相关的领域的研究的？

之前，人们已经知道石墨是由许多“石墨烯层”组成的，但“石墨烯层”的性质和特性尚不清楚。此前，石墨烯从未被分离过，也没有被研究过。 它完全没有被我们理解。 事实上，这种现象在科学中是很常见的：我们知道行星存在了近三千年，但我们直到等到哥白尼出现后才算初步掌握了它们运行的规律。此外，大多数人之前甚至认为石墨烯这种二维材料是不能单独存在的。

2、你有没有期待过分离出石墨烯会成为一个重大的科学成果并获得诺贝尔奖？

其实这并不是我们做科学研究目标，当初我们只是试图搞清楚当石墨变得更薄时会发生什么，我们甚至并没想到把变成单层，最重要的不是它只有1纳米厚，而是它显示出无人能想到的独特属性。如果它只是一个单一的碳原子层，人们就会说'哦，这很可爱'，然后这个故事就结束了，但是分离出的石墨烯却开启了无数电子和机械特性的发现，引起了科学界和产业界的广泛关注。

3、在您看来，它的众多属性中哪个性质最有趣？

我们因为发现了石墨烯的卓越的电学性能而获得诺贝尔物理学奖。我认为最有趣的是以往可以用于描述铜或铁的物理定律，已经不适用于石墨烯。 它带我们进入了量子相对论物理学的世界。 突然间，我们可以坐在一张桌子边研究应该只在光速下或在欧洲核子实验室里发生的现象。此前没有人认为这是可能的。

此外，从更广阔的角度来看，我们此前经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代，现在是硅和塑料的时代。所有这些材料都是三维的， 没有二维材料（其厚度在宏观上几乎不存在）。 石墨烯的发现将我们的科学工具箱扩展到了一个全新的维度，我们仍在努力了解如何使用它。

4、关于石墨烯未来将取代硅材料，人们尚未达成共识，对此您如何看？

在我看来，石墨烯取代硅材料可能不会发生。 十年前，人们对石墨烯取代硅的想法大肆宣传，但开发其在电子产品中的应用需要二三十年，现在我们已经有了数十种新的二维材料。石墨烯将用于制造更快的电子产品 - 在某些时候，这些材料中的一种将取代或成为硅的重要资产。 例如，我们在西班牙的一些合作伙伴已经将石墨烯整合到硅电路中。

5、炒作是否伤害了石墨烯？

围绕石墨烯还有太多的炒作。 我们是人，我们的期望通常超越现实。但我们需要明白，在大学进行的基础研究可能会在十年，二十年后才能看到光明。 现在，人们已经发现你不需要原始的石墨烯用于某些应用，而不是革命性的只是“进化”。我喜欢称它为“扩散”-这些材料扩散到市场，即使属性只是通过增强 50％和革命还未到来。

学者和记者都应该了解现实生活的运作方式。 一切都在逐渐变化。从基础研究转向消费产品至少需要一代人。 人们没有在2004年石墨烯发现后马上开始竞赛，但几年后石墨烯热潮开始了。现在我们可以大量生产石墨烯，有层出不穷的新公司、新产品和新的增强功能的石墨烯应用。

6、我们是否应该改变观点并理解科学革命不存在？

我们无法改变这一点。 我们在一个充满了软件、应用程序和互联网的即时世界中长大。每个人都希望石墨烯的快速发展，这是一种革命性的新材料。 人们相信比尔盖茨发明了计算机而马克扎克伯格创造了社交媒体，但实际上，在此之前人类花了近一个世纪才开始进行芯片革命并开发出第一台计算机。我们需要降低我们的期望。

7、石墨烯现在面临的最大挑战是什么？

人们现在可以大批量生产石墨烯，但质量不高。 石墨烯虽然被我们广泛应用，但质量不足以满足高科技应用的需求。石墨烯需要时间， 需要时间来找到合适的应用，需要时间让我们学会使它变得更好，更便宜。 等一等石墨烯，给它足够的时间，就像我们曾经对硅材料那样。

8、您的专利很少，石墨烯也不在其中。为什么不申请专利？

我一直对什么是专利持怀疑态度，用一份文件很难保护所有成果。此外，它们很昂贵，你需要花费数百甚至数千欧元，然后你必须持续支付费用保护它们20年。如果我们在2004年获得石墨烯专利，该专利将接近其有效期，而不会有很多产品。

事实上，我对一般的专利持怀疑态度。 我有大约十个专利，而且都没有出钱，有些可能在五年左右。这一切都涉及到一个非常复杂的机制，你需要确定哪个区域需要保护，需要与行业沟通以满足他们的需求，找到新的应用领域并保护他们。 人们相信你特许了“'一个想法”，你会放下一段时间，在等待钱来的时候抽一支雪茄。 这种情况很少发生。你可以使用专利保护产品，但在获得产品之前，你什么都没有。

9、您声称我们面临“知识危机”，而且现在我们的科学发现速度比以往任何时候都慢。但我们倾向于认为每天都有更多的发明，而且它们来得很快。 你能解释一下你为什么这么说吗？

我们目前所有的一切都基于在上个世纪获得的知识和科学进步， 我们就像运动员跑得那么快，以至于没有注意到我们获得的知识已经在逐步消耗殆尽。在过往的历史上，很多消亡都来自缺乏为应用程序提供的基础知识。 你眨了眨眼睛的时间，就有有一项新技术问世，一款让他们成为百万富翁的新应用诞生了。 比特币出现了，每个人都突然变得富有。但据我所知，由于所消耗的电力，比特币刚刚为全球变暖做出了巨大贡献。

人们常常忘记基础科学进步与经济繁荣之间的必然联系。 我们想知道如果我们制造石墨烯更薄更薄会发生什么。有人可能会说：'谁在乎？ 这有什么用？' 但是发现分为已经应用的那些和尚未应用的那些。没有任何纯粹基本的东西 - 一切都可以最终应用。 看看爱因斯坦的相对论：“所有疯子学者都在寻找无关紧要的东西。”但是半个世纪之后，我们得到了GPS。

10、这些想法让我想起了巴兹奥尔德林所说的话：“你答应我在火星上殖民。 相反，我有Facebook。”

我们两者都需要。 我不喜欢Facebook，或社交媒体-或比特币，尽管我很幸运。 但我看到了全局：这些进步创造了人们之间更快，更有效的互动。 这就像谷歌，但没有人责备他们。 Facebook，Twitter使我们的通信更有效率，这对我们的来说至关重要。（本文为译文，由于水平有限，难免有错误和疏漏之处，欢迎大家指正并在评论区交流）

资料来源：德先生

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