主题:【原创】诺奖给了石墨烯 -- sitan
虽然还不能说不可能,但觉得是有极度漫长的道路要走。可是,如果只是做一个HEMT,让它比原来GaAs二维电子气的HEMT跑得快,似乎可以做到,要解决的是成本问题。
都是bright future,压根啥还没有呢。这么急匆匆地发奖,太奇怪了。
问题石墨烯是2维的,在垂直方向电子不能随便运动,加上其能带分布不是通过掺杂形成,非常纯净,因此其栅极的场效应是非常明显的。
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身边做凝聚态物理的人没有人不对今年的诺奖大跌眼镜的,这个东西目前还没有任何的应用。我看Physics today的评论文章,讲来讲去,最主要的观点就是这个工作出来以后,迅速成为热点,引发了上千篇科研论文!可这算什么科学贡献啊?要按这个算,Peter Shor该拿10个诺奖了。
我在2008年的时候就看到报道,说用这个来实验着做芯片了,在电脑如此普及和未来小型化(手提化?)的前景下+石墨烯是目前找到的最好的替代材料(其他材料还不够成熟)==>迟早获奖,只是现在获奖有点超前了。
其他应用好像就没怎么报道了。
石墨烯的研究感觉神速啊,刚开始听到这个的时候,好像是一篇报道,说发现了目前最硬的材料,过不了多久,就听到说制成芯片了。
记得最初的报道是说,是因为发现铅笔能够在钻石上书写,所以发现铅笔有某部分硬度理应比钻石强,在掸去表层之后,剩下的就是印在钻石上的石墨烯。
我记得好像不是取粘在透明胶上的石墨,而是用透明胶片把石墨附着的材料上“取走”石墨,多次之后,石墨附着的材料上就剩下最薄的一层了。
论应用。我觉得板上钉钉的应用是有的,非板上钉钉的,所谓有希望的应用也是有的。论系统,这个系统本身也挺有意思的。二维电子气拿过几个奖,这个拿一个挺好的。快可能是快了点。
Peter Shor为啥会得奖?他的工作在数学领域也得过一些奖了啊。再说,听说,factoring现在这个问题好像还可能不是NP问题,重要性会降低的。另外如果大规模的quantum computation的系统做出来了。我想肯定也是诺贝尔奖的,只是给的是做出这个系统的实验学家。我也对Yale那几个组超导量子的进展也挺感兴趣的,但是别的光学或者He里头的做法我就看不懂。兄台看起来挺熟悉的,有空希望能蒸个包子。
我写的也是这个意思。
最后一篇应该不长。
从04年以来,石墨烯这个领域发展之快,令人咂舌。现在相关的高档次,中档次,和其他档次(档次以期刊论,不论水平)论文,多如牛毛。各种制备方法,性质及其应用,百花齐放。应该说一篇几百页的综述,都已经无法涵盖其范围了。有点讽刺的是,当年Geim说的,碳纳米管领域经常呼啦呼啦号称做出一个大发现,他就是觉得这太搞笑了,所以动手要折腾一个新的二维碳结构。现在石墨烯这个领域,隐约也有点纳米管这样呼啦呼啦经常有大发现的样子了。
领域大了。这种情况在所难免。大家各显神通,发现也许没有所号称的那么大,但终究是发现,终究是一个进步。究竟是多大的进步,还要等时间来检验了。
在这阵淘金浪潮中,涌现了不少华人力量。实际上现在凝聚态近期特别热的话题,比如铁基超导体、拓扑绝缘体,华人出的力都不小。很多在美华人,以及内地的华人研究小组都达到了很高水平。比起十年前,华人的科研贡献,不再只表现在follow up,而且在这个领域刚开始突破的时候,华人都做出过重要的贡献。
石墨烯领域比起我刚才提的两个例子,稍微欠缺一点,在刚开始突破的时候,并没有华人主持的研究。不过华人研究生们,做出了了不起的成就。
第一个不能绕过的当然是张远波。张远波在哥伦比亚大学先研究了一段时期高能,然后到Kim小组。当时Kim小组的石墨烯研究究竟到了什么地步,希望有更熟悉八卦的人透露一下。我个人猜测,当时,这个研究的风险是比较大的。张远波开始着手做这个实验是冒了再耽搁几年研究生涯的风险的。
张开始的时候用的是更高级的一种制备方法。当然,现在我们知道,更高级的制备方法不见得更有效。我猜测他们的研究可能受困于制备一段时间。在Geim的04年Science论文发表后,Kim小组很快使用了透明胶法。随后Kim小组和在佛罗里达的美国国家高磁场实验室合作,完成了对石墨烯量子霍尔效应和Berry Phase的研究。这篇论文和Geim小组的论文同时发表在05年的Nature上。
张在美国国家高磁场实验室做这个实验的时候(Kim作为老板当然是不会天天跑佛罗里达去的啦),主要的合作人员也是中国人。可以说这个实验是在中国人的手上完成的。
Geim小组04年先做出样品,做了那么多测量,按说应该领先全世界不少了。可是Kim小组居然能在一年之内赶上Geim,完成量子霍尔效应的实验。真不知道Geim他们是在哪里磕磕碰碰给耽误了。另外一方面也说明,像张这样的实际动手人员,肯定是做出了艰苦的努力。
虽然没有接触过这位师兄,不过看来张远波是个很有趣的人。从韦小宝在物理评论快报发表第一作者论文就可以看出来(http://prl.aps.org/abstract/PRL/v104/i3/e036805)。
张开始博士后之后也一直从事石墨烯的研究,连续有不少高档次的论文。
关于Kim是不是可以分享诺贝尔奖,大家还有些说道。不过根据诺贝尔奖最多只能给3个人的规定,张远波在这个题目上肯定是得不了诺贝尔奖了,不过也可以说非常接近诺贝尔奖的贡献了。
不过更接近石墨烯这次诺贝尔奖的,恐怕是另一位现在我还猜不出是谁的前辈。
大家看Geim 2008年的访谈。里头说,Geim小组的中国研究生,用打磨的方法把HOPG(就算是一大块质量不错的石墨)做到了10微米厚。然后Geim说,能不能再弄薄一点。中国学生说要再买块石墨。一块HOPG 也就300美元。Geim居然不肯。也许Geim高人高瞻远瞩,已经有了些念头吧。总之Geim就是要这位研究生再试试,言辞可能互相有些激烈。然后这位研究生说,您聪明,要不,Geim您试试。
后来就是Geim的透明胶大法。
很遗憾,我不知道假如没有这个插曲,这个课题会不会一直由这位中国研究生承担。或者,这位研究生能独立再探索其他的手段,再和Geim沟通好些,透明胶的手段迟早是会被他们这个小组发现的。
假如是这位中国人制备出了石墨烯,就算是让其他人做测量,这位中国人在据理力争之下,共享第一作者也是很可能的。
不过都是如果了。这是没法说的。
这个系列的文章到这里就结束了。虽然经常说,一个领域的诺贝尔奖常常是给一个领域盖棺定论了,不过石墨烯领域现在看来依然是充满活力,经费充足,充满“钱”景啊。希望能看到更多有趣的研究,和巧妙的应用。也希望可能有工业化的产品出现,大规模的不说,搞个更快速的场效应管(HEMT),也可以造福广大受困于测量噪声的研究人员了。也希望华人能做出更多更好的贡献。诺贝尔奖并不重要,重要的是做出第一流的成就。
这个石墨烯的诺奖的基础物理价值实在没太高,诺奖委员会吹了半天的巨大应用还都是纸上谈兵.唯一苗头不错的是显示屏幕用石墨烯比用现在的中国特产铟(InSnO2)好处多多---这就设计到能否工业级别的大面积生长石墨烯.这样一来,胶布大法肯定不行了.
用CVD来生产石墨烯或者超薄的石墨一直是CVD晶体生长的追求,但是一直没有能大面积长成.2009年UT AUSTIN的RUOFF组居然证明可以在铜纸上大面积生长石墨烯(SCIENCE VOL324, pg1312, 前几个作者都是中国人),而且工艺简单,可以把长好的石墨烯转移到橡胶和聚合物上.在此基础上三星今年初就宣布能够生产65"LCD屏幕用的石墨烯了.
估计还有好多其他的小组,就看谁先做出来。
他们好像一开始想通过生长法长出来石墨烯,不过一直搞不定。然后他说有一天突然看到Geim的文章,居然是从大块石墨上刮出来的石墨烯,他对这么低级的手法感到非常震惊。于是他赶紧让手下也来刮,所以样品不是问题。据他的同事所说,这个刮铅笔芯得到石墨烯的低级工作,高中生就能做。
我听他们的报告,没听到他们强调用透明胶啊。为什么你们都说是透明胶大法最重要?
都是一回事。我理解似乎是,刮+透明胶剥,或者透明胶粘着刮这样。总之靠石墨层间力很小这点。
上次开会听说加州某个组高中生科研刮了一块1mm见方的石墨烯。呵呵~谁说机械剥离不够好,只怕有心人。
我听他自己说的版本是:
当时想尽办法在AFM针尖上装上石墨柱,然后再在硅片上划出薄的石墨层。虽然很麻烦,而且怎么也得不到单层,但是足够薄了,所以实验结果也相当不错,还挺高兴的,写了文章投了稿。结果没过几个月就看到透明胶的办法发表了,和张远波一起大吃一惊,一试,果然work了,于是又郁闷又激动,之后再也不用那个非常复杂的AFM办法了。