少年创学院程晨：玩都不会，谈什么创新

　　相信大家前段时间都在朋友圈看了石墨烯的发现者Andre Geim的神奇经历，这里我再简单叙述一下。

　　在Andre Geim的眼中，科研是一个满足自己好奇心的好玩的游戏。并且在十几年的时间中，玩耍出了很多惊世骇俗的科学成果，这让很多科研人员羡慕不己。

　　不过在Andre Geim 35岁以前，还在为养家糊口范畴。他在拿到自己的博士学位之后先后在俄罗斯、英国、丹麦、荷兰的实验室打工赚钱。由于没有什么亮眼的成果，所以Andre Geim在哪里都是一个无名小卒。

　　一个偶然的机会，Andre Geim成为荷兰一所大学的副教授。为了能专心做科研，不再为五斗米奔波，他选择加入荷兰国藉。在解决了吃饭问题后，他那爱玩的特质渐渐地苏醒了，这种特质最终让他拿到了诺贝尔奖。

　　我们先说一个搞笑诺贝尔奖。他所在的实验室中，有一台能产生20特斯拉的超导磁铁，几乎是人类制造出的最强磁场。磁学有一个特别有意思的特性，就是当物体在磁场中运动时，物体中会产生与运动方向相反的力，抵抗物体的运动。记住：所有的物质都有抗磁性，也就是会抗拒被磁场磁化。只不过有些物质的顺磁性或铁磁性太强，如磁铁，将抗磁性掩盖了，从而表现出磁性。另外，由于抗磁性系数不同，产生的斥力大小相差也很大。

　　缺乏科研经费的Andre Geim突发奇想的往20特斯拉的磁场中倒水，估计没有几个科研人员会这么干，尤其在国内，所以，Andre Geim才能成为Andre Geim。

　　神奇的事情出现了，一滴浑圆的水滴，像失去了重力一样悬浮在磁场中。水为什么会悬浮在磁场中呢?其实，水分子也具有抗磁性，只不过非常小，如果是一般的磁场，产生的斥力与水滴受到的重力相比，完全可以忽略不计。但20特斯拉的磁场是如此之强，足以使水滴克服地球重力悬浮起来。

　　当然，爱玩的Andre Geim绝不会满足于把一滴水悬浮在空中，于是，他把活的生物体也扔到了那个威力巨大的强磁场中。其中，最搞笑的是一只青蛙。这只悬浮的青蛙帮助Andre Geim赢得了2000年的搞笑诺贝尔物理学奖。

　　我们跳过之后的一些神奇的科研成果，直接来到2004年，这次，Andre Geim会获得一个真正的诺贝尔奖。

　　现代人类对于物质结构已经有了一个相对明确的认知。如果从原子尺度观察物质结构，那么物质就像是由很多原子搭建起来的。

　　而在人们所认知的结构中，石墨绝对是一个另类。石墨的晶体结构是层状的，靠微弱的范德华力把相邻的两层贴合在一起。层与层之间充斥着大量的电子，因此，石墨是良好的导电体。

　　石墨结构

　　而单个石墨层，则是碳原子与碳原子相互连结形成正六边形，并延伸成一张无限大的原子网。这张网上的原子连结的是如此结实，以致于这张网比钻石还硬。

　　随着现代化科学仪器的不断进步，人类研究的尺度也越来越小。已经进入到纳米、甚至更小的原子级别。然而，尽管人们对石墨的结构已有了完全的认识，甚至预言了单层的石墨可能会具有非常好的物理性质。但如何把石墨不断地磨薄，薄到只有一个原子的厚度，这个世界难题还是让所有的科学家们望而却步了。甚至有些科学家断言，单层的石墨是不可能独自存在的!

　　Andre Geim把这个问题交给了他的研究生，这个研究生磨了几个月之后还是有几千个原子层厚，就放弃了。不过Andre Geim看到了学生用来清洁石墨表面的透明胶带。他觉得这种方法很好玩，就把胶带放在显微镜下观察，发现胶带上石墨的厚度有的只有几十个原子层厚。

于是，这种最没有技术含量的科学实验开始了，Andre Geim反复用透明胶带粘在石墨上，然后一遍又一遍地撕胶布，直到胶