轴研科技股票股价:2010诺贝尔物理学奖

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2010年度诺贝尔物理学奖得主康斯坦丁•诺沃肖洛夫

2010年度诺贝尔物理学奖得主安德烈•海姆
先看一段视频,很有意思,说明了什么呢?
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一、获奖者简介
瑞典皇家科学院2010年10月5日宣布,将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫(两人皆出生于俄罗斯),以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。
二、石墨烯解读
碳是最重要的元素之一,它有着独特的性质,是所有地球生命的基础。纯碳能以截然不同的形式存在,可以是坚硬的钻石,也可以是柔软的石墨。2010年诺贝尔物理学奖所指向的,是碳的另一张奇妙脸孔:石墨烯。
想象有那么一张单层的网,每一个网格都是一个完美的六边形,每一个绳结都是一个碳原子。这张网只有一个原子那么厚,可以说没有高度、只有长宽,是二维而不是三维的。这就是石墨烯,它是二维的碳,人类已知的最薄材料,一种正为物理学和材料学带来许多新发现的东西。
由于这种材料是从石墨中制取的,而且包含烯类物质的基本特征——碳原子之间的双键,所以称为石墨烯。实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。层与层之间附着得很松散,容易滑动,使得石墨非常软、容易剥落。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
科学家在20世纪40年代就对类似石墨烯的结构进行过理论研究,但在此后很长时间里,制取单层石墨烯的努力一直没有成功,有人认为这样的二维材料是不可能在常温下稳定存在的。2004年10月,发表在美国《科学》杂志上的一篇论文推翻了这种认知。在英国曼彻斯特大学工作的安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫,用普通胶带完成了他们的“魔术”。
他们用胶带从石墨上粘下薄片,这样的薄片仍然包含许多层石墨烯。但反复粘上十到二十次之后,薄片就变得越来越薄,最终产生一些单层石墨烯。这个看上去非常简单、一点儿也不高科技的方法,并不是他们的首创。在此之前就有人试过,但没能辨识出单层石墨烯。
海姆和诺沃肖洛夫把剥离下来的薄片放在氧化硅基板上,光的干涉效应使薄片在显微镜下呈现彩色条纹,就像油膜在水面上产生的效果。利用这种效应,他们观察到了单层石墨烯。就这样,第一种二维晶体材料正式出现了。之后,人们又制备出一些其他二维材料,例如氮化硼和二硫化钼的二维晶体。
石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义,它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可以通过实验来验证,例如电子无视障碍、实现幽灵一般的穿越。但更令人感兴趣的,是它那许多“极端”性质的应用前景。
石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高出百倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床,可以承受一只猫的重量,而吊床本身重量不足1毫克,只相当于猫的一根胡须。
石墨烯的导电性比铜更好,导热性远超一切其他材料。它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是氦原子——最小的气体原子也无法穿透。
科学家认为,利用石墨烯制造晶体管,有可能最终替代现有的硅材料,成为未来的超高速计算机的基础。晶体管的尺寸越小,其性能越好。硅材料在10纳米的尺度上已开始不稳定,而石墨烯可以将晶体管尺寸极限向下拓展到1个分子大小。海姆和诺沃肖洛夫已于2008年制造出1个原子厚、10个原子宽的晶体管。
石墨烯还可用于制造透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。在塑料里掺入百分之一的石墨烯,就能使塑料具备良好的导电性;加入千分之一的石墨烯,能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材料,用于制造汽车、飞机和卫星。由于具备完美结构,石墨烯还能用来制造超灵敏的感应器,即使是最轻微的污染也能察觉。
但这样梦幻般的情景离实际还有距离,其中新型超级计算机这样的东西更是十分遥远。这种二维的碳到底会给人类世界带来什么样的改变,即使是刚刚戴上诺贝尔奖桂冠的研究者们,也无法预知。
近十年诺贝尔物理学奖得主及其主要成就
2010年诺贝尔物理学奖获奖者为英国曼彻斯特大学科学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫。他们在2004年制成石墨烯材料。石墨烯是目前已知材料中最薄的一种,被普遍认为会最终替代硅,从而引发电子工业的再次革命。
2009年诺贝尔物理学奖获奖者为英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德•博伊尔和乔治•史密斯。高锟获奖是由于在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”作出了突破性成就,而两位美国科学家的主要成就是发明半导体成像器件——电荷耦合器件(CCD)图像传感器。
2008年诺贝尔物理学奖获奖者为美国籍科学家南部阳一郎和日本科学家小林诚、益川敏英。南部阳一郎的贡献是发现了亚原子物理学中的自发对称性破缺机制,而小林诚和益川敏英的贡献是发现了有关对称性破缺的起源。
2007年,法国科学家阿尔贝•费尔和德国科学家彼得•格林贝格尔因发现“巨磁电阻”效应而获诺贝尔物理学奖。
2006年,美国科学家约翰•马瑟和乔治•斯穆特因发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性而获奖。
2005年,美国科学家罗伊•格劳伯、约翰•霍尔和德国科学家特奥多尔•亨施因为“对光学相干的量子理论的贡献”和对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献而获奖。
2004年,诺贝尔物理学奖归属美国科学家戴维•格罗斯、戴维•波利策和弗兰克•维尔切克。他们发现了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象。
2003年,拥有俄罗斯和美国双重国籍的科学家阿列克谢•阿布里科索夫、俄罗斯科学家维塔利•金茨堡以及拥有英国和美国双重国籍的科学家安东尼•莱格特因在超导体和超流体理论上作出了开创性贡献而获奖。
2002年,美国科学家雷蒙德•戴维斯、日本科学家小柴昌俊和美国科学家里卡尔多•贾科尼获得诺贝尔物理学奖。他们在天体物理学领域作出了先驱性贡献,其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面取得的成就。
2001年,美国科学家埃里克•康奈尔、卡尔•维曼和德国科学家沃尔夫冈•克特勒分享诺贝尔物理学奖。他们根据玻色-爱因斯坦理论发现了一种新的物质状态——“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚”。