「逗比博士」倒水進儀器竟發明懸浮術，又靠撿垃圾、撕膠帶拿下了諾獎

石墨烯，可能是近兩年存在感最高、刷屏次數最多的一種新材料。

它不過是由單層碳原子組成的特殊薄膜，但卻在強度、導電性、導熱性、光學性能上超越了幾乎所有的已知材料。

圖：石墨烯

搭載鋰電池的電動車目前最快也要一個多小時才能充滿，若是用上石墨烯電池只需要短短几秒鐘。

還有石墨烯複合材料、石墨烯晶元、石墨烯顯示屏等等，每一種都將顛覆我們的認知。

石墨烯因此被稱作「材料之王」，也是21世紀最有價值的發現之一。

自被發現以來，石墨烯的前景一片大好，短短2年市場規模就翻了一倍，極有可能掀起一股產業大革命。

圖：石墨烯市場規模（單位：百萬美元）

然而發現石墨烯的天才33歲時H因子只有1（有一篇論文被引用了1次以上），除了苦逼之外他剩下就只有逗逼。

他先是違規把水倒進能產生超強磁場的儀器里，發現了讓物體懸浮的方法，一舉拿下了搞笑諾貝爾獎。

後來他又研究石墨薄膜，別人都在用高精度拋光機研磨，費心費力都做不出合格的樣品。

他卻從別人的垃圾桶里撿回沾有石墨的廢棄膠帶，反覆觀察研究，竟然用膠布造出了終極材料石墨烯。

圖：石墨烯碎片

他靠石墨烯再次登上領獎台，成為了2010年的真·諾貝爾物理學獎得主。

從發了5篇論文只有2次引用的科研渣，蛻變成有史以來第一個「雙料諾獎」得主。

…

安德烈·海姆的一生如果拍成電影大概會是一部狗血勵誌喜劇。

父母都是德裔工程師，他生於蘇聯，拿到了荷蘭國籍，又在英國和丹麥工作。

這般離奇複雜的身世不僅給他的學習生涯帶來了很大的麻煩。

他拿下諾獎之後，每個國家都想沾他的光，從這點上看他可能是最有爭議的一位諾獎得主。

圖：安德烈·海姆

16歲時，安德烈中學畢業，所有科目幾乎都拿到了滿分，因此獲得了學校的頒發的金牌。

那時候他是全校學生嫉妒的對象，誰叫人家擁有德國貴族血統呢，連他奶奶都是搞科研的。

父母看他成績優秀建議他報考蘇聯最好的大學，也就是在莫斯科的那幾所名牌學校。

安德烈的理科都不錯，尤其是數學，但考慮到就業的問題，他最終選擇報考莫斯科工程物理研究院的物理系。

可是入學考試異常的困難，就連最擅長的數學安德烈也僅僅拿到了一個及格分。

接連考了兩年都落榜了，他感覺非常挫敗，甚至一度懷疑自己是不是報了假學校。

悲痛中他注意到和他一個考場的人成績全都很差，能及格都算是厲害的了。

但奇怪的是，這些難友們要麼是猶太人要麼是頂著明顯的外國名字，別的考場則是清一色蘇聯本地人。

很明顯，學校有特殊的種族政策，本地人和外裔做的是兩套難度不同的題目。

大概是因為學校擔心這些外裔參與到機密項目，將來會離開蘇維埃的懷抱。

知道真相後安德烈有些絕望，但是他還沒有放棄，反正都已經落榜了，不如去更好的學校碰碰運氣吧。

結果，安德烈竟然輕鬆地通過了入學考試，反而考上了更著名的莫斯科物理技術學院。

一下子高了兩個檔次，安德烈這經歷估計也沒誰了。

圖：莫斯科物理技術學院

在莫斯科物理技術學院，安德烈安安穩穩充分地展示著貴族後裔的聰明才智。

一路讀到了博士，雖說成績一直都不錯，但也沒有什麼突出的貢獻，還拿到一個爛課題。

安德烈的研究方向是「通過螺旋共振方法研究金屬中傳輸鬆弛的機制」，相關的研究早在十年前就已經沒落了。

他為了完成學位，發表了5篇論文，這些文章一共只被引用了兩次，還都是安德烈自己引用的。

年近30，沒有任何能拿得出的成就，安德烈就像是一個在混日子的博士。

畢業後順利的在蘇聯科學院下屬的一家研究所找到了一份臨時工，繼續混著。

一次偶然的機會，安德烈走狗屎運獲得了一次到英國皇家學會訪問半年的機會。

結果他來到漢諾丁大學，在實驗室里撿起了「垃圾」，專門研究別人廢棄了幾年的樣品。

撿垃圾的經歷讓安德烈感到十分開心，加上那時蘇聯動蕩的政局，他決定跟社會主義告別了。

之後安德烈在荷蘭找到了一份副教授的工作，他喜出望外，迫不及待地開始作死。

當時他們學校最大的實驗優勢就是能製造出20特斯拉的超強磁場。

目前人類能製造的最強磁場約為100特斯拉，是地球磁場的200萬倍，在當時20特斯拉的磁場在歐洲算是數一數二的強磁場了。

但是，這個龐然大物十分費電，每次的運行時間撐死也就幾個小時。

所以安德烈總是會抓住機會好好地折騰一番，這次，他往磁鐵里倒了些水！

安德烈的行為已經不能用違規形容了，簡直就是搞事，這麼大個用電器倒水進去，有點什麼差池他可能要重新擁抱社會主義了。

但結果非常意外，這些水非但沒有流得到處都是，反而全部聚集在中間的一處。

他和另一個訪問學者就這樣玩了一個多小時，時不時用木棍攪著玩，還加大了磁場強度，最後在強磁場下水竟然緩緩浮空了！

安德烈趕忙叫來其他同事圍觀這個大發現，還不忘辯解一下自己可能是麒麟臂發作了才往裡面倒水的。

其實安德烈明白，水在磁場中會產生逆磁效應，自身產生一個與外磁場相反的微弱磁場。

但沒想到水這麼弱的逆磁效應都能抵抗重力，於是他迫不及待地想驗證其他東西。

這次，他沒有再做倒水這麼危險的事了，而是扔了一隻青蛙進去。

那一刻，這隻青蛙體驗到了前所未有的奇妙感覺，飄飄然不可名狀。

安德烈隨著懸浮青蛙的走紅而漸漸有了點名氣。

很快就有評委會打電話找到安德烈，稱要頒獎給他，嚇了他一大跳。

後來才發現只是搞笑諾貝爾獎，結果他竟更加開心，因為再沒有其他獎比這個更適合他的氣質了。

圖：安德烈出席搞笑諾獎頒獎儀式

既然瞎玩也能搞出驚艷的成果，那為何不抽一點時間出來專門瞎玩呢？

於是他和他的博士生開始嘗試花一點時間嘗試那些奇奇怪怪的課題。

當時正好碰上了一個大新聞，有科學家用電子顯微鏡觀察壁虎的腳掌終於揭開了爬牆之謎。

原來壁虎爬牆並不是靠腳掌的吸力，而是分子間的作用力。

圖：壁虎腳掌

壁虎腳掌上長有無數毛狀物體，每根毛上又擁有上千根極細的納米級絨毛。

這些數量眾多的絨毛在任何地形都可以保證足夠的接觸面積，靠著范德華力抓住牆壁。

范德華力是一種分子與分子間的弱相互作用力，同種物質分子間與不同物質的分子間都存在范德華力。

圖：壁虎腳掌的微觀結構

安德烈從壁虎的腳掌得到靈感，研製了一種仿生膠帶，以超微小的毛狀結構產生黏性。

理論上可以在任何錶面上使用，且重複使用也不會降低黏性。

不過因為材料的性能關係，並沒有壁虎的腳掌那麼堅挺，多次使用後黏性會降低。

但也足以將蜘蛛俠送上天花板搞個大新聞了。

安德烈自從玩起了膠帶之後，靈感源源不斷。

這次他打算研究石墨薄膜，買了一塊高定向裂解石墨，讓一個新來的中國博士生姜達將它製成薄膜。

高定向裂解石墨是一種人造石墨，與天然石墨相比更容易逐層裂解，每層原子之間靠較弱的范德華力吸引。

圖：高定向裂解石墨

為了方便他操作，還允許姜達使用一台先進的高精度拋光機，讓他用最傳統的方法把石墨研磨成只有幾十層薄膜。

三周後，姜達拿著樣品來見安德烈，稱他已經儘力磨到了極限厚度了。

結果安德烈用顯微鏡觀察樣品，發現這些石墨碎片仍有10微米厚，足足有上千層。

他質問姜達：「你能不能磨得再薄一些？」

圖：姜達

不料姜達說他已經用盡了原來的材料，需要另一塊高定向裂解石墨，其售價要差不多2000人民幣。

安德烈自然是很不愉快，怒斥了他一頓，結果初來英國的博士生淡淡地說了句，翻譯過來大概是：「You can you up, no can no bb.」

兩人不歡而散，沒辦法，事已至此，安德烈只好自己嘗試著去做了。

當時他們實驗室有個習慣，會用膠布先粘掉石墨表面的一層，去除表面的不平整，再用顯微鏡觀察平整的石墨表面。

他隨手拿起了身旁熟悉的膠帶，意味深長地端詳著它。

別人都在自己的實驗室里沒日沒夜地磨，可安德烈卻決定去「撿垃圾」。

他從別人實驗室的垃圾桶里找來了一段沾有石墨的廢棄膠帶，把它放在顯微鏡底下觀察。

驚喜地發現這上面殘留的石墨碎片竟然只有十幾層厚，比用拋光機研磨出來的薄多了！

圖：膠帶上的石墨碎片

明明每個人都在用膠布處理石墨樣品，卻從來沒有人觀察過撕掉的膠帶上有什麼。

這些用膠布撕出來的石墨雖然離單原子層的石墨烯還有很遠，但這足以讓安德烈發現石墨薄膜的驚人特性。

在整個實驗室的努力下，安德烈得到了令人興奮的單原子層石墨，也就是石墨烯。

雖然當時對石墨烯的了解並不充分，撕膠帶的方法也不能用於工業生產，僅僅是打破了學界對石墨烯不能穩定存在的錯誤預言。

圖：單原子層的石墨烯中，碳原子呈六邊形排布

連他們幾經修改的論文，都被Nature和Science期刊以不夠勁爆為由多次拒絕。

當然，後來石墨烯的特性逐漸被發現：強度是鋼材的百倍，常溫導電導熱性能稱霸材料界等等，不勝枚舉。

也發明了很多更高效的石墨烯生產方法，除了機械剝離法之外，還有氧化還原法、碳化硅外延法等。

圖：石墨烯

很快真·諾獎就自己找上門來了，但安德烈根本沒想過這件事，頒獎前的那一晚，他表示自己睡得很香。

歷史上第一個「雙料諾獎」得主誕生了，這並不比拿上兩次真諾獎簡單。

圖：安德烈在諾獎頒獎典禮上

至於那個中國博士生薑達，其實很無辜，當初他沒能磨出合格的石墨薄膜並不是他的錯。

是因為安德烈給錯了他材料！誤把高密度石墨當高定向裂解石墨給了他，能磨得薄就怪了。

不過安德烈還是得感謝姜達，要不是他的研磨失敗，可能自己不會想到用膠帶的神來之筆。

縱觀安德烈的學術生涯，看似隨意卻並不簡單，他早年吃過導師爛課題的虧，深知科研不是時尚，「復古」害人不淺，激發了他大膽創新的動力。

懸浮青蛙的成名讓他懂得了，很多看起來荒謬毫無意義的嘗試也許就是下一場革命，這也是「搞笑諾貝爾獎」一直所鼓勵的。

安德烈的成功故事看起來可能有些許隨意和輕浮，但科學路上，童心未泯的好奇心才是最好的動力。