石墨烯作為革命性的新材料，具有高導電性、高強韌度等特點，未來發(fā)展前景十分廣闊。去年10月，國家主席習近平參觀英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究院時，曾指出“中國是石墨烯研究和應用開發(fā)最活躍的國家之一”。為及時跟蹤石墨烯最新發(fā)展動態(tài)，加強中外石墨烯科技交流，本報將陸續(xù)推出這一領域國內外重點科研院所和企業(yè)的最新技術研發(fā)，以及產業(yè)發(fā)展趨勢的深度報道，以饗讀者。
如果說上帝創(chuàng)造了世界萬物的話，現(xiàn)在因研究石墨烯獲得2010年諾貝爾獎的康斯坦丁·諾沃肖洛夫，正在嘗試創(chuàng)建不一樣的東西——超越石墨烯本身，按需設計從原子到產品的性能，探尋這種二維材料帶來的新機遇。
4月14日，身著白襯衣藍牛仔褲休閑鞋，外加背著雙肩包，這位石墨烯界的大明星、英國曼徹斯特大學的著名教授，低調現(xiàn)身于清華大學深圳研究生院召開的第三屆石墨烯高峰論壇。期間，科技日報記者就石墨烯最新研究進展、如何看待石墨烯產業(yè)近況等問題，見縫插針地進行了采訪。
“跳出箱子思考并構建新材料”
因在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗，諾沃肖洛夫與其導師安德烈·海姆教授共享2010年諾貝爾物理學獎，那時他年僅36歲。由此，石墨烯界親昵地稱他“小諾”。
小諾記得，最初發(fā)現(xiàn)石墨烯是一個周五的夜晚，之所以對這一時刻記憶猶新，主要得益于當時海姆教授引進的一個新概念——“跳出箱子思考”，即思索那些非主流研究方向的問題，嘗試之前不可能之事。而他現(xiàn)在從事的研究可謂又一次跳出箱子的思考。
石墨烯是通過膠帶法從鉛筆里的石墨中分離出來，這種具有優(yōu)異性能的二維材料是大自然中本來存在的物質，也是現(xiàn)在很多業(yè)內人士的主要研究對象。而小諾決定做些超越石墨烯本身的工作，創(chuàng)建新的二維材料。其中一個主要途徑就是擴展石墨烯的“朋友圈”，加入更多的好友，探索它在與其他二維材料互動時會不會很“激動”而表現(xiàn)出哪些有趣的性質。
在實驗室，小諾選取不同性質的二維材料，與石墨烯疊加整合在一起，如在石墨烯上附著一層氮化硼或者二硫化鉬、再或氮化物，探察它們接觸后界面的性能，只見有的電子發(fā)生自我旋轉；有的電子出現(xiàn)橫向位移、自行排列；有的會使LED的量子效率大幅提高，等等。
他介紹說，未來或可根據(jù)實際應用人工排列分子，從原子到產品，任意設計電子、機械結構，以及非常復雜的異質結構，創(chuàng)造出世界上不存在的材料，賦予其在自然界中不具備的特性。從而，探尋這種材料的更多潛在應用，構建理想的二維材料“博物館”。
“石墨烯真正應用恰逢其時”
曾經在一起做研究的這兩位石墨烯界大咖諾沃肖洛夫和海姆，現(xiàn)在的研究方向似乎大為不同：海姆饒有興味地研究如何用石墨烯解決現(xiàn)實中的一些問題，如海水快速淡化與凈化等；而諾沃肖洛夫顯然比較醉心于設計下一代的石墨烯復合材料。
諾沃肖洛夫對科技日報記者坦言：“我現(xiàn)在的主要工作是做基礎研究，關注微電子元器件領域，特別是將石墨烯和其他二維材料結合在一起，原則上提供了一系列可以研究的有趣課題，包括電子學、光學、化學、能源和生物應用。目前，我在研究中只是做了一些小的嘗試，以增加石墨烯的生產規(guī)模、發(fā)掘和增添其優(yōu)異性能。不過，如果有時間和機會，我倒愿意做一些不同的事情，幫助一些公司尋找石墨烯新的用途。”
對于許多人渴望石墨烯能盡早為日常生活中所用的心情，諾沃肖洛夫指出：“石墨烯產品并非一夜即會出現(xiàn)‘殺手級’產品，那一天的到來尚需很長的歷程。”
諾沃肖洛夫強調，“當下我們所處的階段，正在努力尋找一些石墨烯的應用方向，已有一些相應的產品出現(xiàn)在市場上。我們不僅僅要關注石墨烯的基礎科研，還要放眼其真正的應用，現(xiàn)在正恰逢其時！”
“中國石墨烯研究與國際基本同步”
如今，幾乎每年諾沃肖洛夫均造訪中國幾次，有時來做學術演講，有時推動大學、科研機構的教育發(fā)展，還會了解國內的一些合作項目，促進產業(yè)化進程。
據(jù)統(tǒng)計，目前世界上發(fā)表有關石墨烯的論文1/3來自中國。諾沃肖洛夫對此談了自己的看法。他肯定道，“中國從石墨烯的基礎研究到實際應用，與國際基本同步，一些方面還有所超過，有些方面已與英國很接近。”
諾沃肖洛夫還對目前從事石墨烯研究的莘莘學子給出建議：“無論是努力程度，還是聰明才智，我認為中國的學生與國外學生沒有不同。一般我不大會給誰建議，不過談到石墨烯的研究，我以為重要的是堅持自己，下決心去做令自己感興趣的課題，而不是追捧當下最流行的東西，然后，就是鍥而不舍。”
就在小諾即將回國之際，他意外地收到了中國石墨烯業(yè)界專為他定制的一份特別禮物——銀基烯碳新材料股份有限公司通過3D打印技術制作的石墨烯模型工藝品。其中，黑色的石墨烯分子結構部件由含有石墨烯高分子材料打印成型，融合了石墨烯和3D打印兩個顛覆性技術，體現(xiàn)了未來科技的發(fā)展趨勢。而且，其上還鐫印著他的名字。
諾沃肖洛夫笑納著說，回英國曼徹斯特大學后要為此立個項目，讓他的學生檢測一下它是不是導電。最后，他感言道：“迄今，我們上下求索研究石墨烯的歷程約二十載，希望大家能夠繼續(xù)堅持下去，在這條道路上行得更遠，真正實現(xiàn)石墨烯的廣泛應用，最終能夠開花結果！”
