http://udn.com/NEWS/WORLD/WOR3/5893144.shtml
【聯合晚報╱編譯朱小明/綜合報導】2010.10.06
石墨烯，硬度是鋼的100倍、厚度僅有一個碳原子，傳導速度比矽更快、用途之廣可能成為下一代塑膠，未來更快的電腦、功能更大的手機、更輕的飛機、透明觸控螢幕、超級防彈衣可能都要靠它；發現這樣的「神奇材料」讓海姆和諾沃謝洛夫這對師生檔成為新出爐的諾貝爾物理學獎得主。
做研究當玩遊戲
海姆和諾沃謝洛夫和一般人印象中的嚴肅科學家大異其趣，諾貝爾獎委員會形容這對師徒的無限創意說：「他們把科學研究當成快樂的遊戲，在過程中學習，不經意間就中了大獎。」例如海姆的研究包括讓青蛙懸浮在空中、模仿壁虎腳的物質來製造膠帶，都能跳脫思想窠臼。
這對師徒 來自俄羅斯
51歲的海姆和36歲的諾沃謝洛夫年齡相差一代，背景和經歷卻如同翻版，兩人都原籍俄羅斯，畢業於莫斯科物理學科技大學，先後在荷蘭進行研究，最後落腳英國曼徹斯特大學，共同研究石墨烯。諾沃謝洛夫曾為海姆的博士生，雖然目前兩人都是教授，諾沃謝洛夫始終尊海姆為師。
同事形容他們的搭檔得天衣無縫，海姆是創意天馬行空的思想派，諾沃謝洛夫則是實幹實做的行動派，這樣的合作，讓他們從普普通通的鉛筆心石墨、用隨手可得的膠帶寫下物理史。
哈佛大學物理學教授拉岱爾慨嘆，在這個超級強子撞擊機的時代，研究用的機器愈來愈複雜，他們卻靠膠帶拿下諾貝爾獎，實在不可思議。
石墨烯是從石墨材料中剝離出的單層碳原子材料，海姆和諾沃謝洛夫把石墨分離成小碎片，從碎片中剝離出較薄的石墨薄片，然後用膠帶黏住薄片兩側，撕開膠帶，薄片就隨之一分為二，不斷重複這個過程，最後得到單層碳原子的石墨烯。
最硬最薄材料 改寫物理史
這項已知最堅硬、也最薄的材料，雖然距離實際運用在產品上還有一段距離，但用途之廣泛卻沒有止境，不僅將帶來電子材料革命，而且還將促進汽車、飛機和航天工業的發展。
諾沃謝洛夫36歲就得獎
無限的潛能，讓石墨烯材料發現至今才短短6年就獲得諾貝爾獎肯定，更讓諾沃謝洛夫36歲就得獎。兩人喜出望外，卻讓俄羅斯總統麥維德夫扼腕，因為這兩位俄羅斯出身的科學家早已遠走海外，現在一位是荷蘭籍、一位擁有英國籍，他們的成就更證明俄羅斯國內環境惡劣，留不住人才。
發現石墨烯 獲諾貝爾物理學獎
【閻紀宇／綜合五日外電報導】2010-10-06 中國時報
二 ○一○年諾貝爾物理學獎得主五日揭曉，由兩位俄羅斯裔學者蓋姆（Andre K. Geim）與諾沃謝洛夫（Konstantin S. Novoselov）共享殊榮，平分一千萬瑞典克朗（約台幣四千六百萬元）獎金。負責評選的瑞典皇家科學院表示，兩人因為「對於二維物質石墨烯 （graphene）的突破性實驗」研究而獲獎。
蓋姆現年五十一歲，已歸化荷蘭，卅六歲的諾沃謝洛夫則有俄羅斯與英國雙重國籍，兩人都是俄羅斯培養出來的傑出科學家。蓋姆是諾沃謝洛夫的博士論文指導老師，目前兩人都在英國曼徹斯特大學任教，蓋姆並主持該校「介觀科學與奈米科技研究中心」。
諾沃謝洛夫是卅七年來最年輕的物理學獎得主，他接受訪問時說：「我嚇壞了。我今天早上起來就用網路電話Skype，和同事討論最新發展，完全沒料到自己會得獎。」
蓋姆則點出他和愛徒的獲獎關鍵：「石墨烯非常有可能像塑膠一樣，改變人類的生活。」
諾貝爾物理學獎過去多半頒給歷經數十年驗證與發展的理論或實驗，但今年的主角「石墨烯」卻是相當新近的成果。蓋姆與諾沃謝洛夫在二○○四年發現這種無比神奇的物質，當時就引起各方高度矚目，近年來相關應用研究更是日新月異。
石墨烯的出身再平凡不過：鉛筆筆芯的石墨。它其實就是單層的碳原子，原子相互鍵結成六邊形碳環，再延伸成有如蜂巢的二維結構。過去多數學者認為這種結構不可 能穩定存在，但是蓋姆與諾沃謝洛夫利用簡單巧妙的透明膠帶剝離技術，配合半導體製程慣用的絕緣層覆矽（ＳＯＩ）技術，終於讓這種傳說中的物質現身。
石墨烯的厚度雖只有一層原子，是目前已知最薄的物質，可以隨意彎曲摺疊，但是極為強韌，硬度比鑽石還高，導電效能與銅相當，導熱性超過任何已知物質，透光率 幾近百分之百，密度卻大到連氦氣分子都無法穿透。由於石墨烯天賦異稟，因此應用範圍極廣，從觸控式螢幕、太陽能電池、能量儲存裝置、微奈米機械系統、薄膜 電晶體、透明電極、手機到高速電腦晶片，都是它的用武之地。
石墨烯傳輸電流的速度比矽快一百倍，電子工程界期待石墨烯電晶體未來如果能取代矽晶圓，將在電腦工業掀起革命性的變化。中國科學家最近則是發現，石墨烯可以抗菌且對人類細胞沒有毒性，可望發展出直接覆蓋皮膚傷口的抗菌材料。
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石墨烯—最可愛的原子晶格（Andre Geim & Konstantin Novoselov）
■ 兩位俄裔青年物理學者蓋姆與諾沃肖洛夫因為石墨烯研究而獲得了本年度的諾貝爾物理獎，蓋姆在2000年時曾以「磁場漂浮青蛙」獲得搞笑諾貝爾獎（Ig Nobel Prize）。他們展現了科學充滿童心的一面。
諾貝爾頌辭曰：「壓縮至二維空間的碳元素形式，展現出量子物理世界無比特殊的性質。」
翻譯 ∣ 周炳辰
今年諾貝爾物理學獎的主角是碳──極薄的石墨片，厚度僅一原子。蓋姆（Andre Geim）和諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）發現碳以特別薄的形態存在時，會表現出量子物理世界的特殊物理性質。
石墨烯（graphene）是碳的一種形態，就材料而言，它非常新奇，同時是最薄也是最堅硬的材料。它的電導率和銅不相上下，熱導率則比許多已知材料更佳。石墨烯幾乎完全透明，卻又密實到連氦原子都無法穿透。看來碳──地球上所有生物的基礎，又再一次讓我們驚奇。
蓋姆和諾沃肖洛夫由石墨（graphite）分離出石墨烯。石墨很平凡，例如鉛筆芯就含有石墨，但當時人們認為石墨烯這種晶體物質不可能穩定存在，因為太薄了。蓋姆和諾沃肖洛夫卻用普通膠帶取得厚度僅一原子的碳片。
物理學家開始透過石墨烯研究嶄新的、具有特殊性質的二維材料，石墨烯讓很多實驗變得可能，為量子物理拓展新的視野；同時也有許多實際用途，例如 新的材料和電子元件。石墨烯電晶體（graphene transistors）的電導率比現今使用的矽電晶體更高，或許可以用來製作更有效率的電腦。
石墨烯因為透明度高，而且是優良的導體，可製造觸控式螢幕、光板、太陽能電池等產品；而若將石墨烯和塑膠混和，會產生易導電、耐熱、抗磨耗等特性，這種強韌、輕巧、可延展的複合材料或許在將來可以用來製作衛星、飛機、汽車。
蓋姆和諾沃肖洛夫已合作多年。諾沃肖洛夫今年三十六歲，起初是蓋姆的博士班學生，同為俄羅斯的物理學家，後來他追隨蓋姆遷至英國，現在兩人皆於 英國曼徹斯特大學（University of Manchester）擔任教授。他們相信「好玩」的重要性，因為玩的時候，總會學到些什麼，而且誰知道？也許就像他們玩石墨烯，就這麼寫下科學發展史上 重要的一頁。
獲獎者簡介
蓋姆（左）與諾沃肖洛夫（右）在曼徹斯特大學門口合影。（圖片／美聯社）
安德烈‧蓋姆（1958-）──荷蘭公民，生於索契（Sochi），1987 年於俄羅斯科學院（Russian Academy of Sciences）固體物理學研究所獲得博士學位。曼徹斯特微觀科學和奈米技術中心主任（Directory of Manchester Centre for Mesoscience & Nanotechnology）、蘭沃錫物理教授（Langworthy Professor of Physics）、英國曼徹斯特大學教授、皇家學會 2010 年紀念院士。
康斯坦丁‧諾沃肖洛夫（1974-）──英國和俄羅斯公民，生於下塔吉爾（Nizhny Tagil），2004 年於荷蘭尼美根大學（Radboud University Nijmegen）獲得博士學位。英國曼徹斯特大學教授暨皇家學會院士。
http://case.ntu.edu.tw/blog/?p=5473
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諾貝爾物理獎 2俄裔科學家共享
自由時報2010/10/6
對量子物理學電子學影響大
〔編譯陳成良／綜合五日外電報導〕二○一○年諾貝爾物理學獎五日揭曉， 兩位在俄羅斯出生的科學家安德列．蓋姆與康斯坦丁．諾弗瑟列夫，因對石墨烯（graphene，又稱單層石墨）的突破性實驗，首創「膠帶剝離法」，剝出世 上第一片石墨烯，因而共同獲此殊榮並分享一千萬瑞典克朗（約台幣四千六百萬元）獎金。這種新導電材料預料將在量子物理學、電子學甚至消費性電子裝置的研發 等領域發揮重要影響力。
對於能夠獲獎，兩人同表驚訝，但強調會如常工作。荷蘭籍的蓋姆現年五十二歲，一九五八年十月出生於俄羅斯的索契。他之前的知名研究還包括發現如何讓非磁性物質飄浮在磁場中，當時他讓一隻青蛙看起來好像飄浮在空中，這也讓他在二○○○年贏得「搞笑諾貝爾獎」。
蓋姆也曾獲得搞笑諾貝爾獎
蓋姆和擁有英俄雙重國籍、現年三十六歲的諾弗瑟列夫目前都在英國曼徹斯特大學的物理與天文學院擔任教授。諾弗瑟列夫二○○四年才在荷蘭獲得博士學位，他也是 自一九七三年以來，過去三十七年中最年輕的諾貝爾獎得主。蓋姆和諾弗瑟列夫所合作的其他重大研究，還包括研發出模仿壁虎腳特質的黏性膠帶。
蓋姆和諾弗瑟列夫的多項研究看來都很奇特，而且橫跨多個領域，諾貝爾獎委員會在頌詞中特別指出，「嬉遊是他們的招牌之一，人在這個過程中學到事情，而且，誰曉得，你可能就中了大獎」。
頌詞說，蓋姆和諾弗瑟列夫的研究把由碳原子組成的石墨片分至非常薄的一片，直至它只有一個碳原子厚度，成為石墨烯，這是量子物理學上的卓越成就。
頌詞中稱，「由於石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，適合用來製造透明觸控螢幕、光板、甚至是太陽能電池。」就石墨烯進行的實驗可用來研發新物質並生產創新電子產品，包括更快速的電腦。
瑞典皇家科學院提到石墨烯幾個可能的應用層面時指出，石墨烯電晶體預料將比現今的矽電晶體速度快很多，可打造出更快速的電腦。
石墨烯是一種從石墨材料中剝離出的單層碳原子面材料，是碳的二維結構，也是世上已知最薄、最硬的物質，比鋼硬一百倍，其導電性能可與銅相提並論。做為一種熱導體，其表現超越任何其他已知物質，它幾乎全部是透明的，但又十分密集，甚至原子最小的氦也難以穿過。
原本科學家認為單層石墨不可能存在於自然界中，這個悲觀的看法在二○○四年宣告打破，當時蓋姆和諾弗瑟列夫利用常見的膠帶，透過層層剝離，取得了只有一個原子厚度的石墨烯。由於獲得了石墨烯，科學家們如今可以研究這種具有獨立特性的二維結構物質。
石墨烯（graphene）小檔案
●被譽為本世紀的神奇材料，是單層碳原子呈蜂巢晶格排列形成的二維材料，厚度只有一個原子，是世上最薄卻也是最堅強的奈米材料。
●自2004年問世後，完全改變了材料科學，它的導電性比銅更好，導熱性超過一切其他材料。它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。它也非常緊密，即使是氦原子——最小的氣體原子也無法穿透。
●未來甚至可能取代矽在電子界的地位。石墨烯製作的電晶體在理論上可以超越如今使用的典型電腦晶片，傳輸速度更快，而且更耐高溫。
●透明的特性則意味它可能用於觸控螢幕，甚至是太陽能電池，而且與塑膠混合使用時，可提供輕而超強的合成材料，供下一代衛星、飛機和汽車使用。
整理：編譯陳成良／資料來源：綜合外電
http://www.libertytimes.com.tw/2010/new/oct/6/today-t3.htm
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物理學家移除石墨原子創造出「碳磁性」
Physicists create carbon magnetism by removing atoms from graphite
http://www.physorg.com/news188460209.html
By Lisa Zyga, March 22, 2010
(PhysOrg.com) -- 物理學家發現，從石墨（graphite）表面移除個別原子，他們能在石墨中創造出局域磁矩（local magnetic moments）。這項發現能導致人為創造出非金屬以及生物相容性磁石的技術產生，這類磁石比目前的磁鐵更便宜與更輕盈。
這些科學 家，Miguel Ugeda、Ivan Brihuega與 Jose Gomez-Rodriguez（全都來自 Autonomous University of Madrid），連同來自馬德科學研究所的 Francisco Guinea，將他們的研究發表在最近一期 Physical Review Letters 上。
"能將石墨整合到真實的電子裝置中，是奈米技術裡一項迫切的挑戰，" Brihuega 表示。"為達此目的，理解單個原子缺陷的存在如何改變其特性是種「義務」。在我們的研究中，我們利用一部位於超潔淨無塵環境中的 STM，來對付類石墨烯（graphene-like）系統中（石墨表層）如此基礎的問題。我們的主要成果是，我們在原子等級下檢查固有衝擊 （intrinsic impact）的能力，每一個從表面被移除的原子都擁有系統的電磁特性。"
如同科學家的解釋，藉由移除原子，在類 石墨烯材料中創造出原子空缺（atomic vacancies）對於材料的力學、電與磁性特性都有強烈的影響。在先前研究中，研究者研究原子空缺對於材料整體特性的效應。在當前研究中，科學家想要 更深入探索並看看每個空缺發生了什麼事。
在他們的實驗中，物理學家利用高定向熱解石墨（highly ordered pyrolytic graphite），那由石墨烯薄片遵循 AB-AB 的次序堆疊而成。這意味著石墨烯薄片 B 對於上層的薄片 A 來說稍微偏移了些，此即在薄片 A 上的碳原子，其半邊下方剛好有個碳原子，而另一半則否。
首先，研究者在超潔淨環境中剝掉上層一些石墨烯薄片，以確保上層石墨烯薄片，換言之石墨的表面，完全純淨。他們藉由施加一低能離子輻射創造出單一空缺，所使用的能量剛好足以移開表面原子並製造出原子的點缺陷。
利用自製的低溫 STM，科學家確認在個別空缺上方出現尖銳的共振峰值。此共振峰值大約在費米能階（Fermi level），那已由許多理論性研究所預測，不過在這之前均未透過實驗觀察到。
如同科學家們的解釋，在空缺上的共振能與磁矩相關。空缺導致鄰近電子自旋由於互斥的電子--電子交互作用而排列成直線，那到致磁矩形成。此外，在不同部位的 空缺誘發不同類型的磁矩，而磁矩彼此能相互影響。藉由隨機移除個別的碳原子，這些交互作用指出在整個石墨材料中誘發出巨觀之強磁性狀態的可能性。
" 在一原始的（pristine）碳系統中，沒人預料到會發現磁性，因為其電子傾向藉由形成共價鍵而成對耦合，" Brihuega 解釋。成對電子的結合與淨磁矩的存在相衝突，因此電子鍵結的總自旋將為零。自石墨表面將單個碳原子移除，在此我們精準達成的事是：破壞這些共價鍵，結果我 們創造出具有單個未成對電子的局部化狀態，那將產生磁矩。
總的來說，這些結果不僅證實理論模型的精確性，而且還有更深遠的牽連。例如，所觀察到的共振，也許強化了石墨烯的化學反應性。就應用而論，這些結果也許能導致創新的磁石。
" 從純碳系統創造出磁性是種撩人的可能性，因為這將會是無金屬磁石，也因此最適合生物醫學中的應用，" Brihuega 說。"此外，其生產應比至今的傳統磁鐵便宜許多，給你一些數字，一噸的碳要價比一噸的鎳（磁鐵常用材料）少千倍（$16 vs. $16,000）。在石墨烯系統的例子中，可能還有彈性與明亮度的附加優勢；但是迄今，當與現有最強磁石相較，這些系統所報告的總磁化作用仍非常低。"
"依我看，" 他補充，"就應用而論，最光明的未來根源於新興的自旋電子學，換言之，為了創造出新的、基於自旋電子學的裝置，試著利用未成對電子的「自旋」。"
http://only-perception.blogspot.com/2010/10/blog-post_966.html
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相機閃光讓絕緣材料變導體（石墨烯）
Camera flash turns an insulating material into a conductor
(
http://www.physorg.com/news169312509.html)
August 12th, 2009
一絕緣體現可經由普通的相機閃光轉變成導體。
西北大學有位教授以及他的學生發現一種將石墨氧化物（graphite oxide ） -- 一種低成本的絕緣體由氧化的石墨粉末製成 -- 轉變成石墨烯（graphene，石墨薄膜）的新方法，那是一種被熱烈研究的材料，能導電。科學家們相信，石墨烯可用來產稱低成本、基於碳的透明與彈性電 子裝置。
先前要還原石墨氧化物的製程得依賴有毒的化學物質或高溫處理。這種簡單新製程的點子來自於突發的靈感：一台相機的閃光能立即加熱石墨氧化物，並將它轉變成石墨烯？
這種製程，由 Jiaxing Huang，西北大學 McCormick 工程與應用科學學院材料科學與工程助教授，以及他的畢業生 Laura J. Cote 與博士後研究 Rodolfo Cruz-Silva 所發明，發表在 8/12 當期的 Journal of the American Chemical Society 上。
材料科學家先前已使用高溫加熱或化學還原法從石墨氧化物製造石墨烯。不過當石墨氧化物混雜其他東西時，例如聚合物，這些技術可能會有問題，因為聚合物成份也許無法在高溫處理下存留，也有可能阻止還原用的化學物質與石墨氧化物反應。
在 Huang 的閃光還原製程中，研究者們僅拿一台消費型相機到石墨氧化物上，一陣閃光後，這材料現成了一片蓬鬆的（fluffy）石墨烯。
"光脈衝透過這種光熱（photothermal）製程提供非常有效的加熱，那很迅 速、節能且無化學物質，" 他說。
當使用光脈衝時，光熱加熱不僅會還原石墨氧化物，它也使絕緣的聚合物與石墨烯薄片融合，導致一種熔接的導電複合物產生。
把那些印在張簡單透明薄膜上的圖樣當成光罩使用，閃光還原（flash reduction）創造出有圖案的石墨烯薄膜。這種製程在絕緣的石墨氧化物薄片上創造出圖案 -- 本質上就是一種彈性電路。
該研究小組希望接下來在單層原子的程度上，在單層石墨氧化物上創造更小的電路。（目前的製程僅在更厚的薄膜上完成。）
"如果我們能在單一一片石墨氧化物上創造奈米電路，" Huang 表示，"那麼在為電子裝置構圖（patterning）上，那將握有很大的希望。"
http://only-perception.blogspot.com/2009/08/blog-post_17.html
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