石墨烯被製備前的科研背景是怎樣的？Geim當時是為什麼想得到石墨烯？

網上能搜到的都是那個膠帶的故事，有人能告訴我膠帶之前的故事嗎

2016-01-05

你可以參考 【諾貝爾物理學獎得主Andre Geim獲獎演講詞】通向石墨烯的隨機行走 可以看到更多的歷程，只能說 Geim 自助人助找到好方法，更願意無私地分享這段故事。以下是文章內容有關石墨烯的精采片段～

Geim 博士畢業以後在俄羅斯科學院下屬的 Institue of Micro-electronics Technology 找到了一份臨時工作，做一名普通的研究員。從而與我的博士導師在學術上脫離了關係，找到了一個可行而且新穎的實驗方向，是用微細加工的裝置製備了金屬膜，在它上面沉積了一層薄薄的絕緣體，然後再沉積一層高溫超導體。1990 年開始在歐洲尋找博士後的職位。接下來的四年我在不同的大學之間輾轉，從英國的諾丁漢，到丹麥的哥本哈根，再到英國的巴斯，最後回到諾丁漢。每一份新的工作都教會我一兩個新的研究領域，這段經歷極大地擴展了我的科學視野。在那些年，我的主要研究方向是介觀物理，包括二維電子氣體，量子點接觸，共振隧穿，量子霍爾效應等等等等。我也熟悉了用分子束外延生長砷鋁化鎵異質結，提高了我在俄羅斯就開始學習的微細加工和電子束刻蝕的技術。所有的這些積累成為了十多年後石墨烯研究的堅實基礎 (中間研究過程省略，因為與石墨烯關聯性低)。

「星期五晚的實驗」是步入石墨烯研究的濫觴。「星期五晚實驗」的列表直到那個時候我才意識到一個令人驚訝的事實。在大約15年的時間裡我們一共做了 2、30 個這樣的實驗，可以想見，大部分的都徹底失敗了。但是有三個成功者：磁懸浮，壁虎膠帶以及石墨烯。為了製作石墨薄膜，我給了姜達一塊厚約幾毫米，直徑一寸的人造石墨，並建議他用一台拋光機來打磨它。我們有一台很高級的拋光機，可以磨到零點幾個微米的平整度。幾個月後，姜達給了我一個玻璃盒子，底部躺著一塊小小的石墨片。他說這已經是他用拋光機能做到的薄膜的極限了。我用光學顯微鏡觀察了一下，通過聚焦在它的頂部和底部，我估計它大約有 10 微米厚。我覺得這太厚了，於是建議姜達用更精細的拋光液。但是為了得到這一小塊石墨片，他已經用盡了整塊我給他的石墨。這其實要歸咎於我。我給他的是高密度的石墨而非高度層狀的人造石墨（HOPG），前者比較不容易解理成片狀的材料。另外，當時他還是一個剛剛來英國的留學生，還有一些語言上的障礙。幾年之後姜達成功地完成了他的博士學位。

我們旁邊實驗室有一位來自烏克蘭的高級研究員 Oleg Shklyarevskii，他常常跟我閑聊，聽我開玩笑。我跟他講我們正在做的事情是要把一座山磨成一顆沙。Oleg 是 STM（掃描隧道顯微鏡）方面的專家，當時他正在參與我的一個「星期五晚的實驗」（後來失敗了）。他聽到這話後，從他的實驗室拿來了一根粘著石墨片的膠帶。據說這是他從一個垃圾桶里翻出來的。事實上高度層狀石墨（HOPG）是一種常用的 STM 基準樣品。實驗前，他們都會用膠帶把石墨表層撕掉，從而露出一個乾淨新鮮的表面來供 STM 掃描。人們一直在用這種方法製備 STM 的石墨樣品，但是從來沒有人仔細看過扔掉的膠帶上有些什麼東西。我把 Oleg 的膠帶放在顯微鏡底下），發現有一些碎片遠比姜達給我的那塊要薄。直到那個時候我才意識到用拋光機是一個多麼愚蠢的建議。拋光已死，膠帶萬歲！

其它就由各位自己去領會啰。