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用透明膠帶「撕」出諾貝爾獎:那位讓青蛙飛起來的瘋狂科學家

更新 發佈閱讀 6 分鐘

如果你想拿諾貝爾物理學獎,你通常需要:

1. 一個巨大的實驗室。

2. 幾千萬的研究經費。

3. 一台超級顯微鏡或粒子加速器。

但在 2010 年,安德烈·蓋姆(Andre Geim)和他的學生康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)打破了這個規則。

他們用的工具,是你辦公桌抽屜裡都有的東西:一捲 Scotch 透明膠帶。

他們用這捲膠帶,從鉛筆芯(石墨)上「撕」下了世界上最薄、最強韌的材料——石墨烯(Graphene)。

這聽起來像是小學生的勞作課,但這卻是材料科學史上最重要的突破之一。而在這之前,蓋姆教授已經因為另一個「惡作劇」而聞名全球。

1. 2000 年:會飛的青蛙(搞笑諾貝爾獎)

在他拿真正的諾貝爾獎之前的 10 年,蓋姆就已經「拿獎」了。

那是 搞笑諾貝爾獎(Ig Nobel Prize),專門頒給那些「乍看之下很好笑,細看之下引人深省」的研究。

蓋姆獲獎的原因是:他用強磁場讓一隻青蛙懸浮在半空中。

當時很多人嘲笑他:「這科學家是太閒了嗎?」

但蓋姆一本正經地說:「我只是想看看抗磁性(Diamagnetism)能不能作用在生物體上。而且,看著青蛙飛起來很有趣啊!」

這件事奠定了他的人設:一個拒絕無聊的科學家。

2. 2004 年:週五晚上的「膠帶遊戲」

蓋姆有一個著名的習慣,叫做 「週五晚實驗(Friday Night Experiments)」。

在這個時間段,他和學生不準做正經的研究,只能做些「瘋狂的、不務正業的嘗試」。

當時,科學界都在尋找「單層石墨(石墨烯)」。理論物理學家已經預言了這種物質的奇妙性質(它是二維的,只有一個原子厚,導電性比銅好,強度比鋼高 200 倍)。

但沒人做得出來。大家都在用極其昂貴的方法(化學氣相沉積、磊晶生長)試圖合成它,但都失敗了。

蓋姆看著實驗室裡的石墨塊,突發奇想:「我們能不能像剝洋蔥一樣,把它剝到只剩一層?」

於是,他和學生康斯坦丁拿來了一捲透明膠帶。

1. 把膠帶黏在石墨上。

2. 撕下來(膠帶上黏了一層薄薄的石墨)。

3. 再拿一條新膠帶,黏在剛才那層石墨上。

4. 再撕下來(石墨變更薄了)。

5. 重複這個動作 20-30 次。

最後,他們把膠帶貼在顯微鏡的載玻片上,溶解掉膠帶。

奇蹟發生了。在顯微鏡下,他們看到了一些只有一個原子厚度的晶格。

那就是傳說中的 石墨烯。

3. 被拒稿的論文

當他們興奮地把這篇論文投給《自然(Nature)》雜誌時,編輯拒絕了。

理由很簡單:「這不可能。根據熱力學定律,二維晶體在室溫下是不穩定的,它應該會捲起來或分解。你們不可能用膠帶就做出來。」

評審認為他們在開玩笑,就像當年的青蛙一樣。

但這一次,蓋姆是認真的。他補充了更多數據,證明了這種材料不僅穩定,而且電子在上面的移動速度快得驚人(是矽的 100 倍)。

最終,《科學(Science)》雜誌在 2004 年發表了這篇論文。僅僅 6 年後(這在諾貝爾獎歷史上是極快的速度),兩人就拿到了 2010 年的諾貝爾物理學獎。

4. 倉鼠也是科學家?

蓋姆的幽默感並沒有因為拿獎而消失。

在他的一篇關於抗磁性懸浮的論文中,作者欄出現了一個名字:H.A.M.S. ter Tisha。

後來大家發現,那根本不是人,而是他的寵物倉鼠 Tisha。

他解釋說:「Tisha 在實驗中貢獻很大(主要是被磁浮),理應掛名。」

5. 給我們的啟發:保持「業餘」的心態

安德烈·蓋姆是所有「嚴肅專業人士」的解藥。

1. 低科技的勝利(Low-tech hacking): 在高科技時代,我們常迷信昂貴的工具。但蓋姆證明,膠帶可以打敗千萬級的設備。重點不是工具,是腦袋。

2. 擁抱「週五晚」思維: Google 有「20% 時間」,蓋姆有「週五晚實驗」。你的人生也需要留出 10% 的時間去做些「看起來沒用、但你覺得好玩」的事。那就是創新的溫床。

3. 不要被「不可能」嚇倒: 熱力學說二維晶體不存在,編輯說膠帶做不出來。專家總是對的嗎?蓋姆用一張膠帶封住了他們的嘴。

6. 結語:科學就是一場遊戲

蓋姆在諾貝爾演講中說:

「科研應該是一場探險,而不是一份朝九晚五的工作。如果你的實驗結果總是在預料之中,那說明你還不夠瘋狂。」

下次當你覺得工作無聊時,看看桌上的透明膠帶。說不定,下一個諾貝爾獎就藏在那裡。

相關文獻與連結

• 那篇膠帶論文 (2004):

Novoselov, K. S., Geim, A. K., et al. (2004). Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films. Science.

這篇論文是材料科學的聖經,開啟了二維材料的新時代。

閱讀論文 (Science)

• 搞笑諾貝爾獎官網 (The Frog):

你可以看到當年那隻漂浮青蛙的影片。

Ig Nobel Prize Winners


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Joey Nan的筆記
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看見清晰的未來|一個成人弱視者的自我修復與大腦科學筆記 我是 Joey,一個在生活中不斷嘗試的實驗者。 這個筆記的起點,源於我對**「恢復視力」的一份初心。我嘗試透過 VR 裝置與科學訓練法,重新與我的大腦和雙眼對話。這不僅是一份復健紀錄,更是一次我對神經可塑性**的親身探索。
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