nobel名人演講

1、諾貝爾獎(jiǎng)得主Geim先生感人至深的獲獎(jiǎng)演講詞（中文版）上 2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主之一Andrea Geim先生做了一個(gè)非常有趣，勵(lì)志而且感人的獲獎(jiǎng)報(bào)告，我冒昧地翻譯如下。文章較長(zhǎng)，先放第一段。原文請(qǐng)參見(jiàn)諾貝爾獎(jiǎng)官方網(wǎng)站,如有侵權(quán)，請(qǐng)瑞典皇家科學(xué)院于10月份打我電話，我將刪除本文。通向石墨烯的隨機(jī)行走如果現(xiàn)在有人想要了解石墨烯的美麗的物理內(nèi)涵，他們可以從許多相關(guān)的學(xué)術(shù)綜述，還有大眾科學(xué)雜志上的文章中選擇。在此我向讀者推薦自己寫的幾篇相關(guān)的文章1-3，希望大家能原諒我的“自賣自夸”。為了不重復(fù)這些文章的內(nèi)容，在這次演講里，我決定給大家講一講我自己曲折的科研道路，以及這條路最終是如何通向諾貝爾

2、獎(jiǎng)的。這其中大部分的內(nèi)容我從未在別的地方講述過(guò)。當(dāng)然，各位可以放心，我不會(huì)從我的幼兒園時(shí)代開始講起。我將向您講述我從1987年獲得博士學(xué)位之后，直到2004年為我們贏得諾貝爾獎(jiǎng)的文章被雜志接受這段時(shí)間內(nèi)的故事。無(wú)疑，越接近尾聲這個(gè)故事會(huì)變得越豐富。反觀歷史，我還會(huì)詳細(xì)地描述2004年之前與石墨烯有關(guān)的研究工作，以及分析石墨烯為什么會(huì)引起這么多人的興趣。我會(huì)努力讓非物理專業(yè)的讀者也覺(jué)得接下來(lái)的內(nèi)容易懂而且有意義。不要做已死的研究我的博士論文題目叫做“Investigation of mechanisms of transportrelaxation in metals by a helicon

3、resonance method”。我只能說(shuō)它是一個(gè)非常無(wú)趣的研究。在蘇聯(lián)的Instituteof Solid State Physics，我花了五年時(shí)間，發(fā)表了五篇論文來(lái)完成這個(gè)學(xué)位。學(xué)術(shù)網(wǎng)站W(wǎng)eb of Science很嚴(yán)肅地告訴我，我的這些文章被引用過(guò)兩次，而且都是作者自己在引用。其實(shí)，在我的博士生歲月開始前十多年，這個(gè)研究方向就已經(jīng)沒(méi)落了。即使如此，我還是從中學(xué)到了一些讓我受益終身的東西，那就是絕對(duì)不要讓你的學(xué)生研究那些已經(jīng)死了很久的課題方向。博士畢業(yè)以后，我在俄羅斯科學(xué)院下屬的Institue of Micro-electronics Technology找到了一份臨時(shí)工作，做一名普

4、通的研究員。蘇聯(lián)當(dāng)時(shí)的研究系統(tǒng)允許甚至鼓勵(lì)年輕的研究人員獨(dú)立開展研究工作。經(jīng)過(guò)一年的摸索，嘗試不同的方向，我終于開始找到了合適自己的研究道路，從而與我的博士導(dǎo)師在學(xué)術(shù)上脫離了關(guān)系。以當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)極其困難的實(shí)驗(yàn)條件，我找到了一個(gè)可行而且新穎的實(shí)驗(yàn)方向，雖然這聽起來(lái)是不太可能的事情。我用微細(xì)加工的裝置制備了金屬膜，在它上面沉積了一層薄薄的絕緣體，然后再沉積一層高溫超導(dǎo)體。超導(dǎo)體的作用是通過(guò)邁斯納效應(yīng)把外加磁場(chǎng)約束到一個(gè)個(gè)渦旋里，對(duì)下面的金屬膜產(chǎn)生高度不均勻的磁場(chǎng)分布。金屬膜中的電子在這種空間上快速變化的磁場(chǎng)中（磁場(chǎng)在小于一個(gè)微米的范圍內(nèi)就會(huì)發(fā)生很大的變化）的運(yùn)動(dòng)在當(dāng)時(shí)是一個(gè)新的研究領(lǐng)域，我發(fā)表了這個(gè)領(lǐng)

5、域中的第一篇實(shí)驗(yàn)論文，之后Simon Bending也獨(dú)立地發(fā)表了類似的研究。這是一個(gè)有趣而且還比較重要的課題，在接下來(lái)的幾年里我都在研究這個(gè)方向，包括1991年我在Simon實(shí)驗(yàn)室做博士后的階段。這段經(jīng)歷給了我一個(gè)很重要的體會(huì)，那就是創(chuàng)立一個(gè)新的研究方向總是比在一個(gè)已經(jīng)僧多粥少的領(lǐng)域里尋找新的突破要容易取得成果。當(dāng)一個(gè)全新的領(lǐng)域剛剛開始的時(shí)候，成功的幾率會(huì)大得多。當(dāng)然，很多關(guān)于這個(gè)新領(lǐng)域的美好預(yù)期可能最終無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但是在新的領(lǐng)域里做研究，總會(huì)有意想不到的現(xiàn)象產(chǎn)生。別人的垃圾，我的金子1990年，在我所在的研究所所長(zhǎng)Vitaly Aristov的幫助下，我得到了英國(guó)皇家學(xué)會(huì)一段為期6個(gè)月的訪問(wèn)

6、機(jī)會(huì)。英國(guó)諾丁漢大學(xué)的Laurence Evaes和Peter Main邀請(qǐng)我訪問(wèn)他們的實(shí)驗(yàn)室。對(duì)于實(shí)驗(yàn)工作而言，6個(gè)月是非常短暫的。受這個(gè)條件所限，我只能研究這些實(shí)驗(yàn)室當(dāng)時(shí)已有的一些樣品。先前的實(shí)驗(yàn)人員留下了一些砷化鎵微米線，它們已經(jīng)被廢棄在實(shí)驗(yàn)室的角落里好幾年了。由于我曾經(jīng)在資源稀缺的蘇聯(lián)學(xué)術(shù)界工作過(guò)，我能夠在相對(duì)惡劣的環(huán)境中開辟出一條道路來(lái)。這些被別人視作毫無(wú)用處的樣品成了我的金礦。我開始了每周100個(gè)小時(shí)的工作來(lái)研究它們。在這短短的6個(gè)月里，我做出了兩個(gè)后來(lái)發(fā)表在Physical Review Letters上的工作。后來(lái)我常常用這段經(jīng)歷跟年輕的學(xué)生們開玩笑。當(dāng)實(shí)驗(yàn)不像預(yù)期的那樣進(jìn)展順

7、利，他們開始抱怨樣品不好導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)不了新東西的時(shí)候，我就會(huì)跟他們說(shuō)，“根本沒(méi)有差的樣品，只有差的學(xué)生/博士后”。仔細(xì)研究你總會(huì)發(fā)現(xiàn)一些新東西。當(dāng)然最好還是投身新的研究領(lǐng)域，避免研究那些別人已經(jīng)深入研究過(guò)的樣品。但是，即使我們足夠幸運(yùn)，找到了一個(gè)像石墨烯一樣激動(dòng)人心的研究領(lǐng)域，謹(jǐn)慎研究和堅(jiān)持不懈的精神會(huì)讓人走得更遠(yuǎn)。在諾丁漢的研究是如此的高強(qiáng)度和激動(dòng)人心，我決定不回俄羅斯了。在蘇聯(lián)混亂的社會(huì)中求生對(duì)我來(lái)說(shuō)無(wú)異于浪費(fèi)生命。于是，在我33歲，學(xué)術(shù)h因子等于1的時(shí)候，我開始在歐洲尋找博士后的職位。接下來(lái)的四年我在不同的大學(xué)之間輾轉(zhuǎn)，從英國(guó)的諾丁漢，到丹麥的哥本哈根，再到英國(guó)的巴斯，最后回到諾丁漢。每一份

8、新的工作都教會(huì)我一兩個(gè)新的研究領(lǐng)域，這段經(jīng)歷極大地?cái)U(kuò)展了我的科學(xué)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(diǎn)接觸，共振隧穿，量子霍爾效應(yīng)等等等等。我也熟悉了用分子束外延生長(zhǎng)砷鋁化鎵異質(zhì)結(jié)，提高了我在俄羅斯就開始學(xué)習(xí)的微細(xì)加工和電子束刻蝕的技術(shù)。所有的這些積累成為了十多年后石墨烯研究的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！皽剀啊钡暮商m生活到1994年時(shí)，我已經(jīng)發(fā)表了足夠多的優(yōu)質(zhì)的文章，參加了足夠多的學(xué)術(shù)會(huì)議。我希望能夠找到一個(gè)正式的學(xué)術(shù)工作。當(dāng)我得到荷蘭的University of Nijmegen的一個(gè)副教授的職位時(shí)，我毫不猶豫地抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)，結(jié)束了我“后蘇聯(lián)時(shí)代”各地流浪生活。到了Nijme

9、gen的第一個(gè)任務(wù)無(wú)疑是樹立起自己的學(xué)術(shù)地位。但是當(dāng)時(shí)我沒(méi)有任何的啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)，也沒(méi)有微細(xì)加工的設(shè)備來(lái)繼續(xù)我以前的研究工作。我擁有的是Nijmegen強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室里的強(qiáng)磁場(chǎng)裝置，低溫以及電子設(shè)備。當(dāng)時(shí)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室的主任是Jan Kees Maan。他也是我的“老板”，掌管了所有的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。雖然當(dāng)時(shí)我作為獨(dú)立研究員拿到了研究經(jīng)費(fèi)，但是我不能隨我的心愿來(lái)支配這些錢。錢都是通過(guò)由正教授領(lǐng)導(dǎo)的所謂“工作組”來(lái)分配的。另外，荷蘭的博士研究生只能由正教授指導(dǎo)，副教授只能靠自己?jiǎn)未颡?dú)斗。雖然這聽起來(lái)有些怪誕，但是這就是90年代荷蘭的研究體制。這樣的研究條件對(duì)我來(lái)說(shuō)非常艱難。開始的一兩年，我掙扎著適應(yīng)這種系統(tǒng)，它

10、與我在諾丁漢所經(jīng)歷的愉快而富有成效的研究歲月形成巨大的反差。而且令人奇怪的是，只是在大學(xué)里有如此森嚴(yán)的等級(jí)制度，走出大學(xué)圍墻，每個(gè)人對(duì)我都很好，包括強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室的主任Jan Kees和其他研究人員。即便如此，在Nijmegen的研究機(jī)會(huì)還是要比在俄羅斯好得多。最終依靠我的海外合作者的幫助，我還是在荷蘭的學(xué)術(shù)圈里立住了腳。諾丁漢的同事們（尤其是Mohamed Henini）生長(zhǎng)了二維電子氣體的晶體，之后它們被送到俄羅斯，我從80年代就開始的同事和好友Sergey Dubono把它們微細(xì)加工成我需要的器件。我當(dāng)時(shí)的研究課題可以被稱作“介觀超導(dǎo)”。Sergey和我用二維電子氣體加工出微米尺寸的霍爾器

11、件，然后用它來(lái)探測(cè)很小的超導(dǎo)體周圍的局部磁場(chǎng)。這種方法不僅可以測(cè)量到單個(gè)磁場(chǎng)渦旋進(jìn)入和離開超導(dǎo)體，還能測(cè)量許多其他非常微弱的變化。依靠彈道輸運(yùn)下的霍爾微磁測(cè)量技術(shù)，我們發(fā)展了這種新的實(shí)驗(yàn)方向。在接下來(lái)的幾年里，我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域充分地展開研究，最終在Nature，Physical Review Letters等等刊物上發(fā)表關(guān)于順磁邁斯納效應(yīng)，具有分?jǐn)?shù)個(gè)磁通量子的渦旋，在約束空間中的磁場(chǎng)渦旋分布等等的研究結(jié)果。我的妻子Irina Grigorieva是磁場(chǎng)渦旋方面的專家。她在荷蘭找不到工作，所以她有足夠多的時(shí)間來(lái)幫助我的研究和撰寫論文。而Sergey不僅僅幫我加工器件，同時(shí)也常常來(lái)到Nijmegen

12、來(lái)幫我實(shí)驗(yàn)測(cè)量。我們形成了一種非常高效的合作模式，他負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，我則在旁邊房間里的電腦上分析數(shù)據(jù)，決定實(shí)驗(yàn)的下一步。磁懸浮的魅力關(guān)于介觀超導(dǎo)研究的第一個(gè)結(jié)果大概在1996年的時(shí)候開始成形，這讓我在荷蘭的研究系統(tǒng)里找到了一絲安全感，同時(shí)我也開始擴(kuò)展我的研究方向。我廣泛地調(diào)研，試圖找到新的研究方向。在Nijmegen最主要的實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)是強(qiáng)大的電磁鐵，但是同時(shí)它們也是讓我頭痛的地方。雖然這些磁鐵能夠產(chǎn)生20特斯拉的磁場(chǎng)，比我們的很多競(jìng)爭(zhēng)者所擁有的超導(dǎo)磁場(chǎng)要稍微強(qiáng)一點(diǎn)（那些超導(dǎo)磁場(chǎng)大約為16到18特斯拉），但是這些龐然大物運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)極其費(fèi)電，我們只能每天晚上當(dāng)電價(jià)便宜的時(shí)候用幾個(gè)小時(shí)。我當(dāng)時(shí)在介觀超導(dǎo)方

13、面的研究?jī)H僅需要非常微弱的磁場(chǎng)（小于0.01特斯拉），所以我用不到這些電磁鐵。這讓我這個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室的研究員感到一些愧疚，我感到有責(zé)任找到一些可以利用到這些強(qiáng)大的電磁鐵的研究課題來(lái)。我意識(shí)到相比其他的超導(dǎo)磁鐵，這些電磁鐵的唯一明顯優(yōu)勢(shì)就是它可以在室溫下工作，不需要像其他超導(dǎo)磁鐵一樣冷卻到液氦的溫度。然而，這在一般人看來(lái)并不是什么優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榇蟛糠值哪蹜B(tài)實(shí)驗(yàn)都需要極低溫的環(huán)境。這使得我和同事們開始思考什么強(qiáng)磁場(chǎng)下的現(xiàn)象可以在室溫里研究。不幸的是，我們似乎根本沒(méi)有什么選擇。終于，我無(wú)意中了解到了一個(gè)所謂“磁化水”的現(xiàn)象。據(jù)稱，把一塊永久磁鐵放在熱水龍頭上可以防止水垢在水管里的形成?；蛘甙岩粔K磁鐵放

14、在水龍頭上，你的水壺里將用會(huì)不會(huì)形成一層厚厚的沉積物。這些磁鐵隨處可見(jiàn)，很容易買到。網(wǎng)絡(luò)上有數(shù)以百計(jì)的文章介紹這種現(xiàn)象，但是其背后的物理原理卻不明了，甚至還有很多研究人員根本不相信這種現(xiàn)象的存在。在過(guò)去的15年里，我曾嘗試過(guò)幾次要研究這種“磁化水”現(xiàn)象，都無(wú)果而終，我至今也不能給出一個(gè)解釋。但是，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室里室溫下的強(qiáng)磁場(chǎng)讓我橫向聯(lián)想到了磁化水的實(shí)驗(yàn)。我想，如果磁化水效應(yīng)真的存在，那么20特斯拉的強(qiáng)磁場(chǎng)應(yīng)該產(chǎn)生比0.1特斯拉的普通永久磁鐵明顯得多的效應(yīng)。有了這個(gè)想法，在某一個(gè)星期五的晚上，我把一點(diǎn)水倒進(jìn)了我們實(shí)驗(yàn)室正在產(chǎn)生巨大磁場(chǎng)的儀器里。往實(shí)驗(yàn)儀器里潑水很顯然不是一個(gè)正規(guī)的實(shí)驗(yàn)操作，現(xiàn)在我也

15、記不起來(lái)當(dāng)時(shí)我為什么會(huì)干出如此“不專業(yè)”的事情來(lái)。很顯然，沒(méi)有人曾經(jīng)嘗試過(guò)做這樣傻的事情，雖然這種類似的儀器在世界上幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)存在了幾十年了。讓我極為驚訝的是，水并沒(méi)有從強(qiáng)磁鐵中流出來(lái)，而是滯留在了磁鐵的中心。來(lái)自諾丁漢的訪問(wèn)學(xué)生Humberto Carmona和我玩了一個(gè)多小時(shí)，我們用一根木棍攪動(dòng)滯留在磁鐵中心的水，并改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度，最終，我們看到了如圖1所示的驚人現(xiàn)象，一個(gè)水球懸浮在了空中！這太神奇了！我們很快意識(shí)到這個(gè)現(xiàn)象背后的物理是我們熟悉的逆磁性。但是我花了很長(zhǎng)時(shí)間才讓我相信水的這么微弱的逆磁效應(yīng)（在外加磁場(chǎng)強(qiáng)度為B的時(shí)候，水能產(chǎn)生0.00001*B的磁場(chǎng)來(lái)抵抗它），比鐵的磁性

16、要弱十億倍，居然可以抵抗水的重力。我的許多同事，包括那些一輩子與強(qiáng)磁場(chǎng)打交道的研究員，看到這個(gè)現(xiàn)象時(shí)都目瞪口呆，甚至還有一些人認(rèn)為這是一個(gè)惡作劇。接下來(lái)的幾個(gè)月，我都在給我的同事們和訪問(wèn)者演示這個(gè)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)設(shè)法為這個(gè)美麗的現(xiàn)象找到一個(gè)更為吸引普通大眾的演示方式。在我們嘗試過(guò)懸浮的眾多物體中，圖1的懸浮青蛙引起了媒體的廣泛關(guān)注。更重要的是，在熱鬧的媒體報(bào)道背后，這張圖片甚至進(jìn)入了許多物理教科書。雖然它有些怪誕，但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓人們重新審視逆磁效應(yīng)，我們不再認(rèn)為它是一種微不足道的性質(zhì)了。有時(shí)候我出去參加學(xué)術(shù)會(huì)議的時(shí)候，會(huì)有人攔住我說(shuō)：“我認(rèn)識(shí)你！不過(guò)抱歉不是因?yàn)槭且驗(yàn)槲以谖锢碚n上展示過(guò)你的

17、懸浮青蛙。學(xué)生們總是很好奇這只青蛙為什么能飛翔?！庇嘘P(guān)這只青蛙的故事，以及有關(guān)逆磁懸浮的穩(wěn)定性的深邃物理學(xué)，大家可以參考我在PhysicsToday上寫的一篇文章11。圖1：在Nijmegen的懸浮時(shí)刻。左圖直徑大約5厘米的水球自由地懸浮在磁鐵中心。右圖學(xué)會(huì)了飛翔的青蛙。這張圖片象征著“非磁性”物質(zhì)，包括人，的磁性并非可以忽略的。這個(gè)實(shí)驗(yàn)為著名理論物理學(xué)家Michael Berry和我贏得了2001年的搞笑諾貝爾獎(jiǎng)。起初，頒獎(jiǎng)方詢問(wèn)我們是否有膽量來(lái)接受這個(gè)獎(jiǎng)，我們答應(yīng)了。我為我們的幽默感和自嘲的勇氣而感到驕傲。諾貝爾獎(jiǎng)得主Geim先生感人至深的獲獎(jiǎng)演講詞（中文版）中 精選 已有 3478 次閱

18、讀 2013-8-21 10:25 |系統(tǒng)分類:人物紀(jì)事|關(guān)鍵詞:諾貝爾獎(jiǎng) Geim 星期五晚的實(shí)驗(yàn)磁懸浮的實(shí)驗(yàn)是如此的有趣，甚至讓人上了癮。它給我上了重要的一課，那就是嘗試那些和我的專業(yè)領(lǐng)域八竿子打不著的研究方向有可能會(huì)產(chǎn)生非常有趣的結(jié)果，即使最初的想法可能是極其簡(jiǎn)單的。這段經(jīng)歷影響了我的研究風(fēng)格。從那以后，我開始做一些不合常規(guī)的實(shí)驗(yàn)嘗試，并且無(wú)端地稱它們?yōu)椤靶瞧谖逋淼膶?shí)驗(yàn)”。當(dāng)然這個(gè)名字并不準(zhǔn)確，因?yàn)闆](méi)有什么深入的研究工作可以在一個(gè)晚上完成。實(shí)際上，它需要好幾個(gè)月的橫向思考，毫無(wú)明確目的地查閱不相關(guān)的文獻(xiàn)。最終，你會(huì)找到一種感覺(jué)注意是感覺(jué)而不是想法你會(huì)感覺(jué)到什么問(wèn)題研究一下可能會(huì)很有趣。接

19、著，你開始嘗試實(shí)驗(yàn)。通常的結(jié)果是失敗。然后你有可能繼續(xù)試一試或者放棄。不管怎樣，在某個(gè)時(shí)刻你都必須做出一個(gè)艱難的決定，究竟是繼續(xù)投入精力，還是放棄嘗試，開始研究別的問(wèn)題。所有的這些都是在你的主要研究活動(dòng)之余進(jìn)行的，它們只需要占用你的一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間和一點(diǎn)點(diǎn)思考。從我在Nijmegen工作的時(shí)候開始，我就用這種橫向思考來(lái)設(shè)計(jì)本科生和研究生的課題了。學(xué)生們對(duì)于這種研究方式總是感到很興奮。1999年到Nijmegen來(lái)讀博士學(xué)位的Kostya Novoselov（譯者注：Novoselov與Geim分享了2010年諾貝爾獎(jiǎng)）參與了很多這樣的實(shí)驗(yàn)。為了不影響學(xué)生們的正常學(xué)習(xí)和畢業(yè)，這些研究通常耗時(shí)不會(huì)超過(guò)幾

20、個(gè)月。雖然隨著每一次的失敗漸成事實(shí)，起初的熱情都會(huì)慢慢消退，但是有一些學(xué)生后來(lái)告訴我說(shuō)這些廣泛探索的研究經(jīng)歷是他們?nèi)松械臒o(wú)價(jià)之寶。最令人驚奇的是，有的時(shí)候失敗并未如期而至。壁虎膠帶（Gecko tape）就是這樣的一個(gè)例子。一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，我讀到一篇文章描述了壁虎超強(qiáng)的攀爬能力背后的原理12。其中的物理是很簡(jiǎn)單的。壁虎的腳趾上覆蓋著許多微細(xì)的絨毛，每一根絨毛能夠和它要攀爬的表面產(chǎn)生微弱的范德瓦爾斯力（10的負(fù)九次方牛頓量級(jí)），但是億萬(wàn)根這樣的絨毛就足以產(chǎn)生巨大的吸引力，從而可以使得壁虎爬上任何物體表面，甚至玻璃的天花板。尤其引起我注意的是這種絨毛的尺寸，它們?cè)谖⒚琢考?jí)，這正是我所研究的介觀物

21、理所在的尺度范圍。當(dāng)這個(gè)現(xiàn)象在我的腦海里時(shí)隱時(shí)現(xiàn)了一年多之后，Segey Dubonos和我設(shè)計(jì)出了一種能夠模擬壁虎腳趾上絨毛的材料。Segey加工出了大概一平方厘米大小的這種材料，它表現(xiàn)出了比較明顯的黏附力13。不幸的是，這種人造的材料比不上壁虎的腳趾，經(jīng)過(guò)幾次粘貼和分離之后，它的黏附力就完全消失了。但是，這仍不失為一個(gè)重要的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，它啟發(fā)了其他人在這個(gè)領(lǐng)域中的深入研究。我們希望某一天人們能夠復(fù)制出像壁虎腳趾那樣的結(jié)構(gòu)和具有自我清潔功能的膠帶。這樣這項(xiàng)研究就可以轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品了。Better to be wrong than boring在我準(zhǔn)備這個(gè)演講的時(shí)候，我總結(jié)了一個(gè)我們?cè)?jīng)嘗試過(guò)的“

22、星期五晚實(shí)驗(yàn)”的列表。直到那個(gè)時(shí)候我才意識(shí)到一個(gè)令人驚訝的事實(shí)。在大約15年的時(shí)間里我們一共做了2，30個(gè)這樣的實(shí)驗(yàn)，可以想見(jiàn)，大部分的都徹底失敗了。但是有三個(gè)成功者：磁懸浮，壁虎膠帶以及石墨烯。這意味著一個(gè)極高的成功率：超過(guò)了10%！除此之外，還有幾次與成功擦肩而過(guò)。比如，我曾讀到一篇文章14關(guān)于FeGeSeAs合金中的巨逆磁效應(yīng)，這意味著這種材料可能會(huì)出現(xiàn)高溫超導(dǎo)狀態(tài)。我找同事Lamarches要了這種樣品，Kostya Novesolov 和我用彈道輸運(yùn)霍爾磁測(cè)量技術(shù)來(lái)檢驗(yàn)這種巨逆磁效應(yīng)，但是失敗了。即使冷卻到1K也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種巨逆磁效應(yīng)。這次嘗試發(fā)生在2003年，遠(yuǎn)早于后來(lái)引發(fā)巨大關(guān)注

23、的鐵基超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)。至今我還在尋思當(dāng)時(shí)我們的樣品中是否有很小的一部分轉(zhuǎn)變成了超導(dǎo)體，只不過(guò)被我們忽略了。另外一次這樣的錯(cuò)失良機(jī)是我們?cè)噲D測(cè)量單個(gè)活體細(xì)胞的“心跳”。實(shí)驗(yàn)的想法是用二維電子氣體的霍爾器件來(lái)作為高精度的電壓計(jì)，用以測(cè)量活體細(xì)胞中的生物電信號(hào)。我們實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是，當(dāng)細(xì)胞活著的時(shí)候我們的裝置測(cè)量不到任何“心跳”，但是當(dāng)我們用大量酒精導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的時(shí)候，我們可以觀察到巨大的電壓脈沖15。現(xiàn)在我明白了當(dāng)時(shí)之所以探測(cè)不到活體細(xì)胞的心跳是因?yàn)槲覀冞x錯(cuò)了細(xì)胞。我們選的是酵母菌，這是一種比較木納的細(xì)胞。在我們的實(shí)驗(yàn)之后過(guò)了四年，其他的研究組選用胚胎心臟細(xì)胞在石墨烯上取得了成功16。老實(shí)說(shuō)，我并不認(rèn)為

24、如此高的成功率是因?yàn)槲姨貏e擅長(zhǎng)于的橫向思考。更確切地說(shuō)是，它告訴我們，試探（有的時(shí)候甚至是漫無(wú)目標(biāo)的試探）新的研究方向比一般人預(yù)期的回報(bào)率要高。我們很有可能在某一個(gè)已有的礦藏里挖掘得太深了，留下了大量未被探尋過(guò)的寶藏就埋藏在淺淺的地表下，只要稍微往旁邊一試探我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)它。當(dāng)一個(gè)人有嘗試的勇氣時(shí)，雖然并不是一定總是有所回報(bào)，但是至少這是一次探險(xiǎn)的經(jīng)歷。曼徹斯特的生活到2000年，我的名下有了介觀超導(dǎo)和磁懸浮的研究工作以及四篇發(fā)表在Nature上的論文，申請(qǐng)正教授的條件成熟了。當(dāng)我的同事們得知我最終選擇了曼徹斯特大學(xué)而拒絕了其他一些看起來(lái)更加著名的大學(xué)時(shí)都感到非常驚訝。其實(shí)其中的原因很簡(jiǎn)單。曼徹

25、斯特大學(xué)教授招聘委員會(huì)的主任Mike Moore知道我的妻子Irina并不僅僅是我的實(shí)驗(yàn)助手和Nijmegen的兼職物理教員，他還知道她曾經(jīng)在Bristol大學(xué)的博士后期間做得非常成功。所以他建議Irina申請(qǐng)曼徹斯特大學(xué)的一個(gè)教職。在荷蘭的六年里，我從沒(méi)有奢望過(guò)我們夫妻可以在同一個(gè)學(xué)校都有正式的職位。這就是讓我們決定去曼徹斯特大學(xué)的原因。我們不僅感激這個(gè)可以同時(shí)解決我們兩人工作問(wèn)題的機(jī)會(huì)，而且也為未來(lái)的同事對(duì)我們的關(guān)心而感動(dòng)。我們從來(lái)沒(méi)有后悔過(guò)做出這個(gè)決定。于是，2001年初，在曼徹斯特大學(xué)我分到了幾間年久失修，裝滿老儀器的房子，還有10萬(wàn)英鎊的啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)。大學(xué)里沒(méi)有共享的大型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，除了一

26、臺(tái)氦氣液化機(jī)。這對(duì)我來(lái)說(shuō)不成問(wèn)題。我繼續(xù)了在Nijmegen時(shí)的工作模式，借助別的合作者，尤其是Seregey Dubonos，的幫助來(lái)開展工作。實(shí)驗(yàn)室以令人驚訝的速度成形了。半年之內(nèi)，我拿到了我的第一筆50萬(wàn)英鎊的研究經(jīng)費(fèi)。我用它買了一些必須的設(shè)備。雖然我們一歲的女兒占據(jù)了妻子很多時(shí)間和精力，她也在幾個(gè)月后申請(qǐng)到了她的啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)。我們邀請(qǐng)Kostya Novesolov以Research Fellow的身份加入我們的實(shí)驗(yàn)室（同時(shí)他還是作為研究生掛靠在Nijmegen，在2004年他從Nijmegen獲得博士學(xué)位）。我們實(shí)驗(yàn)室的研究開始產(chǎn)生成果，這為我們贏得更多的資助，從而導(dǎo)致更多的成果。到20

27、03年，我們已經(jīng)發(fā)表了幾篇優(yōu)質(zhì)的論文，包括在Nature，Nature Materials和Physical Review Letters上，同時(shí)我們也不斷地為實(shí)驗(yàn)室增添新的儀器。另外，我們拿到了一個(gè)一百四十萬(wàn)英鎊的資助（由時(shí)任科技部長(zhǎng)的David Sainsbury倡導(dǎo)的研究基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)劃提供），計(jì)算機(jī)系的Ernie Hill和我建立起了曼徹斯特介觀和納米技術(shù)中心。我們并沒(méi)有用這筆意外之財(cái)來(lái)建房子，相反，我們利用了計(jì)算機(jī)系已有的一個(gè)250平米的超凈間。我們搬走里面一些老舊的儀器，取而代之的是一些最先進(jìn)的微細(xì)加工設(shè)備，包括一臺(tái)新的電子束刻蝕系統(tǒng)。對(duì)于這個(gè)中心，Ernie和我最感到驕傲的是世界上許

28、多其他類似的中心擁有更為昂貴的儀器，但是我們的中心從2003年起，就持續(xù)產(chǎn)出新的器件結(jié)構(gòu)。我們擁有的并不是一匹用來(lái)展示的駿馬，而是一匹埋頭苦干的馱馬。每當(dāng)我向其他國(guó)家的同事描述我的這段經(jīng)歷時(shí)，他們都覺(jué)得在三年之內(nèi)，憑借并非天文數(shù)字的啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)就可以建立起一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)室和微細(xì)加工中心實(shí)在是難以置信。如果我不是親歷者我也不會(huì)相信。一切進(jìn)展的都非常順利。大學(xué)很支持我們的工作，但是我最要感謝的是英國(guó)工程和物理科學(xué)研究委員會(huì)（EPSRC）非常負(fù)責(zé)的工作模式。這個(gè)資助機(jī)構(gòu)民主而且不排外，你在學(xué)術(shù)界里的地位以及人脈關(guān)系基本上不會(huì)產(chǎn)生任何影響。另外，在同行評(píng)議的過(guò)程中，也不會(huì)要求你的研究項(xiàng)目要有所謂的“前瞻性

29、的想法”和“對(duì)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)需求的巨大應(yīng)用前景”。事實(shí)上，這個(gè)機(jī)構(gòu)是基于申請(qǐng)者最近一段時(shí)間在其領(lǐng)域的研究成果而分配經(jīng)費(fèi)的。那些工作得勤奮而且有效的研究者一般會(huì)獲得資助。當(dāng)然，沒(méi)有哪一個(gè)資金分配體系是完美的。我們總在期望更好的體系。但是，讓我改用丘吉爾的一句名言，“除了我所知道的世界上別的國(guó)家以外，英國(guó)的研究資助體系是最糟糕的”。三朵思想的云當(dāng)我們的實(shí)驗(yàn)室和納米中心慢慢成形的時(shí)候，我開始有一些空閑的時(shí)間來(lái)考慮新的“星期五晚實(shí)驗(yàn)”。壁虎膠帶的成功和那幾個(gè)關(guān)于酵母菌和“準(zhǔn)鐵基超導(dǎo)體”的失敗就是發(fā)生在那段時(shí)間。一位來(lái)自俄羅斯研究所的高級(jí)研究員，我們實(shí)驗(yàn)室的?？鸵约皩氋F的合作者，Serge Morozov，

30、把他的前兩次訪問(wèn)浪費(fèi)在了研究“磁化水”的課題上。2002年秋，我迎來(lái)了我們?cè)诼鼜厮固氐牡谝晃谎芯可?，姜達(dá)。我需要給他設(shè)計(jì)一個(gè)博士課題。顯然，在開始的幾個(gè)月里，他要花時(shí)間提高英語(yǔ)，熟悉實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境。對(duì)于一個(gè)初學(xué)者，我給他建議了一個(gè)我橫向思考的課題，那就是把石墨加工成盡可能薄的薄膜，如果做成了，我答應(yīng)他我們將測(cè)量它的“介觀”性質(zhì)。近來(lái)，當(dāng)我試圖回想起當(dāng)時(shí)這個(gè)想法是怎么產(chǎn)生的時(shí)，我記得有三朵非常不成形的“思想的云朵”。第一朵云是所謂“金屬電子學(xué)”的概念。如果給金屬一個(gè)外加電場(chǎng)，金屬表面的電子數(shù)目會(huì)改變，從而可以預(yù)見(jiàn)它的表面性質(zhì)也會(huì)改變。這正是現(xiàn)代半導(dǎo)體電子器件工作的原理。為什么不用金屬代替半導(dǎo)體硅呢

31、？當(dāng)我還是本科生的時(shí)候，我嘗試過(guò)給金屬加電場(chǎng)，用X射線來(lái)探測(cè)金屬表面晶格常數(shù)的變化。這個(gè)想法是很天真的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)量級(jí)估計(jì)我們就能知道這種變化是極其微小的。沒(méi)有哪一種電介質(zhì)可以承受高于1V/nm的電場(chǎng)強(qiáng)度，如果換算成電荷密度的話，相當(dāng)金屬表面電荷密度的改變不能超過(guò)每平方厘米10的14次方個(gè)電子（譯者注：我用高斯定理計(jì)算了一下，似乎應(yīng)為每平方厘米10的13次方個(gè)電子）。作為比較，一個(gè)普通的金屬，比如金，在中性狀態(tài)下每立方厘米包含有10的23次方個(gè)電子。即使對(duì)于一個(gè)納米厚的金薄膜，在其上增加或減少每平方厘米10的14次方個(gè)電子只能改變其電子密度的1%，從而電導(dǎo)率改變1%（譯者注：我檢查了一下，似乎應(yīng)為千分之一或者萬(wàn)分之一），更不用說(shuō)其晶格常數(shù)更為微小的變化了。歷史上曾有許多研究人員試圖測(cè)量這種電場(chǎng)對(duì)于金屬的作用。最早這個(gè)想法要追溯到1902年，在電子剛剛被發(fā)現(xiàn)之后，（電子發(fā)現(xiàn)者，1906年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主）就曾建議Charles Mott（著名理論物理學(xué)家Nev