历史版本2:安德烈·盖姆 返回词条

　　2010年诺贝尔物理学奖刚刚揭晓，英国曼彻斯特大学科学家安德烈-盖姆和康斯坦丁-诺沃肖洛夫因在二维空间材料石墨烯的突破性实验获奖。

Andre Konstantinovich Geim FRS (Russian: "Андрей Константинович Гейм") is a physicist who is known for the discovery of graphene,[2][3] the development of gecko tape and demonstrations of diamagnetic levitation. On October 5, 2010, he was awarded the 2010 Nobel Prize in Physics, jointly with Konstantin Novoselov, "for groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene."

Education

In 1982 Geim completed a first class MSc at the Moscow Physical-Technical Institute.[5] In 1987 he completed a PhD at the Institute of Solid State Physics in Chernogolovka, Russia.

Career

Geim worked as a research scientist at the Institute for Microelectronics Technology in Chernogolovka and then as a post-doctoral fellow at the University of Nottingham, the University of Bath and the University of Copenhagen before becoming an associate professor at the University of Nijmegen. In 2001 he became a professor of physics at the University of Manchester and is director of the Manchester Centre for Mesoscience and Nanotechnology. Since 2007 he has been an EPSRC Senior Research Fellow. He is also a visiting professor at Radboud University in Nijmegen (The Netherlands) (since 2010).

Geim holds the titles of Langworthy Professor and Royal Society 2010 Anniversary Research Professor.

Research

His most notable achievements include the discovery of graphene, the development of a biomimetic adhesive which became known as gecko tape,[9] and research into diamagnetic levitation (which resulted in the famous flying frog experiment).[10] Geim is also an expert in mesoscopic physics and superconductivity.

In 2001 Geim co-authored a research paper with his favourite hamster.[11] The hamster contributed to the levitation experiment most directly and later applied for a PhD at the University of Nijmegen, Netherlands.

Honours

The Institute of Physics (UK) awarded Geim the 2007 Mott Medal and Prize "for his discovery of a new class of materials – free-standing two-dimensional crystals – in particular graphene". He shared the EuroPhysics Prize with Kostya Novoselov "for discovering and isolating a single free-standing atomic layer of carbon (graphene) and elucidating its remarkable electronic properties". In 2009 he also received the Körber European Science Award. The US National Academy of Sciences honoured Geim with the 2010 John J. Carty Award for the Advancement of Science "for his experimental realization and investigation of graphene, the two-dimensional form of carbon". The Royal Society added its 2010 Hughes Medal for Geim's "revolutionary discovery of graphene and elucidation of its remarkable properties".

Geim was awarded honorary doctorates by Delft University, ETH Zürich and University of Antwerp.

Geim shared the 2000 Ig Nobel Prize with Sir Michael Berry of Bristol University, for levitating the frog.

Geim was awarded the 2010 Nobel Prize in Physics, jointly with Konstantin Novoselov, "for groundbreaking experiments regarding the two-dimensional material graphene"

据国外媒体近日报道，世界各地的科研实验室已经生成最新材料石墨烯(Graphene)，这是一种二维晶体，厚度只有一个原子的直径，但是它比钻石还硬，传输电流的速度比电脑芯片里的硅元素快100倍。

　　英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·杰姆在近日发表的《科学》杂志上写道：“它是目前已知的世界上最薄的材料，也是有史以来见过的最结实的材料。”美国奥斯汀市德州大学研究石墨烯的研究人员洛德·拉夫在电子邮件上写道：“几克这种材料就能覆盖整个足球场。”一克大约相当于1/30盎司。

石墨烯跟钻石一样，都是纯碳。虽然它很结实，但是柔韧性跟塑料包装一样好，可以随意弯曲、折叠或者像卷轴一样卷起来。它的潜在应用方向包括触摸屏、太阳能电池、能量储存装置、手机和高速电脑芯片。杰姆表示，要用这种材料取代电脑芯片里的基本电子材料硅，还需要很长时间。《中国质量报》

科学家发现了一种全新的超薄材料，它很可能会加速未来科学发现的进度，而且可以节省数十亿美元的资金。这个发现被誉为科学界“非凡的贡献”，获得了一个在英国科学界享有极高殊荣的奖项。据说，最终每个人的生活都会受到这种材料的影响。

　　这个新发现的材料被命名为“grapheme”，已经用来对爱因斯坦的相对论进行论证，而且试验设备的花费非常低廉。此前，要对著名的相对论进行论证，必须要通过建立昂贵的试验设备，或是研究遥远的星系来完成。

　　领导此次发现新材料工作小组的是曼彻斯特大学研究员Andre Geim，他是物理和天文学院的教授。出于对其卓越研究贡献的表彰，英国皇家物理学会（Institute of Physics）向他颁发了“2007年莫特奖章和奖金（Mott Medal and Prize）”。

　　正是在Geim教授、Kostya Novoselov博士、曼彻斯特大学内的其他同事及俄罗斯琴诺格洛夫微电子科技研究所（Institute for Microelectronics Technology in Chernogolovka， Russia）的共同努力下，2004年，一系列叫做二维原子晶体（two-dimensional atomic crystals）的新材料被发现了。

　　但是，graphene的发现无疑在科学界激起了千层浪。graphene是指一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子。在被科学家们描述为与“削铅笔”相似的过程中，使石墨爆裂成单独的原子面，于是graphene就产生了。这些原子碎片异常的稳定，而且具有很高的弹性且十分坚固，同时传导性也极好。

　　 在graphene众多的特性中，其中有一个是它的电子可以像粒子那样以光的速度进行移动，这以前只在科幻小说中描述过。正是它的这个特性，使得科学家们能够更加容易地来研究相对论现象。

　　它还具有另一种显著的特性，也因此，它里面的电子可以不通过散射而进行亚微细距离移动。这种特性对于制造需要快速转换的晶体管很重要。

　　为了使计算机芯片更加强大，速度更快，工程师们一直在追求生产更小的晶体管，减短电子驱动机器开关时需要移动的距离。

最终，科学家们得出了以一个分子来制作一个晶体管的设想。而Geim教授的工作为他们将设想转化为现实带来了希望。将来，一台电脑可能只是由单一的一个graphene片来制成。

　　Geim说：“在还处于研究的初级阶段时期，情况看起来喜人，而且进展得有些出人意料。虽然graphene的发现不过两年，但是，事实证明graphene的确是一种值得关注的材料，同时它还带来了很多新的物理学研究方向。”

　　Geim教授解释说：“现在就说到具体的应用，似还嫌早了些。但是，所有的迹象都表明，graphene不仅仅是一个新材料，它将会出现在许多应用当中。到最后，我们会发现，这个新发现将影响到每个人的生活。”

　　接着他又说：“这种以及其他许多可以进行生产的二维材料，开启了实际使用无限事物的可能性，而这是人们连想也未曾想到过的。这些材料既轻又坚固，且弹性好，而且还大量存在，不仅仅用于制造小器件上。像聚合体被普遍使用，乃至改变了我们的生活一样，一个原子那么厚的材料，可以应用到我们日常生活从衣物直到计算机的每一个方面。”

　　用来将原子爆裂成原子面的技术叫做“微机械力分裂法”。由于爆裂需要的是双晶体物质，所以这种一个原子厚度的材料来源可以是金属、半导体、绝缘体、磁体等等。以前，原则上认为这么薄的材料是不可能存在的， Geim教授的研究小组第一次证明这种材料是存在的。他们的研究不仅显示了存在的可能性，而且还证明了是很容易就可以制造出来的。

　　Novoselov博士是这个工作小组中的重要一员，他说：“大概，我们的工作最重要的不仅仅是局限在发现了一两种新材料，而是一系列数以千计的新材料。而且他们具有多种特性，可以让我们为某个特定应用而选到最适合的材料。”

　　物理和天文学院的院长John Durel教授说：“我们对Andre Geim及其小组卓越的研究工作表示欣喜，他们的成就得到了英国皇家物理学会的认可，并被授予了莫特奖章和奖金。Graphene的发现引发了新的实验室的建立，从而促进基础科学研究，而未来产品技术将引起革命性电子装置向开发实际应用潜力方向发展。”

　　Graphene属于富勒烯分子家族——在过去20年中发现的一种新物质——是第一个实际上的二维富勒烯。曼彻斯特大学的研究人员把注意力都集中在研究它的电子特性上。例如，通过运用微细加工技术来制造计算机芯片时，工作小组创造出了一种场效应晶体管，它是计算机中一个重要的组成部件。

　　在运用方面，graphene表现出来的特性只有某些纳米管才能与之相比。Geim教授接着说：“因为碳纳米管基本上是由积聚的窄带graphene制造，在数以千计目前应用的纳米管中所体现出来的任一特性，graphene也都具有。”

　　虽然，这个研究处理的都是一些极小的graphene片，但是计算机工程师所需要的仅仅是这些graphene晶片的几分之一英寸就够了。Geim教授表示前景是乐观的。因为对graphene片的边缘尺码基本没有限制。Novoselov博士也补充说明，仅仅在10年前，碳纳米管的长度还不足1微米。现在，科学家们已经可以制造出长几厘米的纳米管。我们可以预见，同样的道理也会出现在graphene应用上。

　　来自曼彻斯特大学知识产权公司的David Glover说：“很显然的，这是一次具有突破意义的发现，graphene具有巨大的潜力和发展前景。它很快就会进入低能源消耗和高电子迁移率需求极为重要的市场去竞争，瞄准机会，大放异彩。”

透过石墨烯对宇宙最基础的一瞥回目录

　英国科学家最近利用可见光线射过单层的石墨烯，瞥见一个重要但神秘的宇宙基本常数――精细结构常数。相关论文在线发表于《科学》杂志上。

　　宇宙万物和地球生命实际上受到一些精确数字的控制，这些常数包括光速、一个电子电荷等。在众多数字中，精细结构常数无疑是最神秘的一个。它的含义是超快运动电荷与光线的耦合程度，或者说是电磁相互作用中电荷之间耦合强度的一种度量。

　　精细结构常数是物理学中一个重要的无量纲数，用希腊字母α表示，它与量子电动力学有着紧密的渊源。它将电动力学中的电荷e、量子力学中的普朗克常数h、相对论中的光速c联系起来，定义为α=e2/(2ε0hc)，而其大小为什么约等于1/137至今尚未得到令人信服的回答。

　　目前，许多物理学家正在致力于研究精细结构常数随时间的变化。著名物理学家费恩曼曾说：这个数字自50多年前发现以来一直是个谜。所有优秀的理论物理学家都将这个数贴在墙上，为它大伤脑筋……它是物理学中最大的谜之一，一个该死的谜：一个魔数来到我们身边，可是没人能理解它。你也许会说“上帝之手”写下了这个数字，而我们不知道他是怎样下笔的。

　　领导该项研究的是英国曼彻斯特大学物理与天文学学院的Andre Geim教授，他在2004年与Kostya Novoselov一道发现了石墨烯。在最新研究中，Geim和同事发现，这种世界上最薄的单原子石墨烯材料能够吸收可见光中精确的一小部分，这让他们能够直接确定出精细结构常数的值。而来自葡萄牙Minho大学的理论物理学家也从理论上为此次的发现找到了依据。

　　Geim说：“精细结构常数百分之几的改变就有可能让生命从未诞生，因为这可能阻止较轻元素通过核反应形成碳原子。没有碳原子就意味着没有生命。”

　　Geim与Rahul Nair和Peter Blake两位博士一道，首次创造出巨大的悬浮石墨烯薄膜。他们发现，尽管只有单层原子厚度，但石墨烯有相当的不透明度，可以吸收大约2.3%的可见光。而相关的理论研究也表明，如果将这一数字除以圆周率，就会得到较为精确的精细结构常数值。

　　研究人员认为，这一结论的根本原因在于石墨烯中特殊的电子结构和电子好比完全失去了质量的行为方式，这一事实已经被全世界的科学家重复过多次了。

　　不过，用度量学标准来看，用光学确定该常量在精确度上是相对较低的。此次研究的最大亮点在于它的“极端”简易性，因为测定基础常量通常需要十分复杂的设备和特殊的条件。Geim表示：“当发现一种基础效应可以用如此简单的方法进行测定时，我们真的大吃一惊。一个人透过石墨烯就能对宇宙进行最为基础的一瞥。”

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